綜放工作面分段縮短及回撤技術研究

柳 軼

(山西焦煤集團投資有限公司,太原 030021)

為了提高回采率,最大限度減少煤炭資源的浪費,礦井在回采過程中,需要對部分煤柱回收。受不同地質條件的影響,回收煤柱工作面往往不規則,與正常工作面相比具有很大差異性[1-2]。因此,在回采過程中,為了保證安全回采,提高工作效率,往往需要對工作面進行縮短[3-5]。

1 工作面概況

汾西礦業集團高陽煤礦一采區11115綜放工作面為低位放頂煤采煤法,所采煤層為太原組9#、10#和11#煤合并層,工作面煤層平均厚度9.6 m。煤層傾角0°～7°,平均3°,密度1.35 m3/t,屬近水平厚煤層,穩定可采。

11115回采工作面地面位于南風井東南側約160 m,地表被黃土覆蓋。地面標高為+900 m～+1002 m。該工作面為回收一采區回風巷保護煤柱工作面,西鄰11109工作面,東鄰11107工作面,北部為高陽河保護煤柱,南部為一采區上山巷道。工作面標高+630 m～+658 m。工作面總面積為133 381 m2,地質儲量為1.71 Mt,可采儲量為1.38 Mt。

該工作面地質構造較簡單,北部為一單斜構造區,南部為一向斜構造,其產狀為走向北西,傾向北東,傾角3°,根據11107、11109、101工作面地質資料分析,該區域存在一條H=5 m的逆斷層。

考慮到煤柱回收工作面的不規則性,為減少對工作面回采的影響,加快回采進度,避開周期來壓,需對工作面進行分階段縮短,為工作面回采創造條件。如圖1所示，該工作面分四階段進行回采作業,給回采造成一定的困難,為了保證正常回采,工作面各階段正常回采與各階段繞巷相接前,各階段繞巷段需提前進行停采作業,為工作面縮短做準備。在距11115材料巷開口處80 m處的位置,大致平行于11109采空區布置11115輔助運輸巷,并在11115材料巷第二、第四、第六拐點處布置聯絡巷與該材料巷連通,方便進行工作面設備縮短工程。

工作面Ⅰ階段采長192 m,推進長度434 m后與Ⅱ階段繞巷相接進行工作面設備縮短作業;Ⅱ階段采長139 m,推進長度187 m后與Ⅲ階段繞巷相接進行工作面設備縮短作業;Ⅲ階段采長87 m,推進長度187 m后與Ⅳ階段繞巷相接進行工作面設備縮短作業;Ⅳ階段采長49 m,推進長度159 m后進行工作面停采,設備全部回收。總推進長度967 m。

圖1 11115工作面示意圖Fig.1 No.11115 working face

2 工作面停采頂板支護

1)在各階段工作面正常回采至距下一階段繞巷20 m時,開始進行停采作業,各階段停采施工長度為下一階段繞巷長度加15 m(往機頭方向延伸15 m,即Ⅱ階段繞巷53 m,Ⅰ階段停采施工長度為機尾段68 m;Ⅲ階段繞巷52 m,Ⅱ階段停采施工長度為機尾段67 m;Ⅳ階段繞巷38 m,Ⅲ階段停采施工長度為機尾段53 m)。距下一階段繞巷20 m時停止放頂煤,為在工作面支架上鋪設單層頂網做準備工作。距下一階段繞巷16 m處開始鋪單層網。距下一階段繞巷14 m(即在第三層單層網)處改為鋪雙層網。距下一階段繞巷位置9 m時平行于工作面平鋪間距為1 m的6道鋼絲繩,當雙層網全部拖到落山并壓住兩道以上時,支架停移。支架停移位置在下一階段繞巷內,巷道采用錨桿、錨索、金屬菱形網、W鋼帶聯合支護。支架停移后繼續鋪設單層金屬網且與繞巷原支護金屬菱形網聯鎖,支架前梁段3.2 m采用3.6 mπ型梁、單體液壓支柱聯合支護形式支護頂板。

2)以下各施工工序按照Ⅰ階段回采至Ⅱ階段作業工序進行敘述:工作面停采后,工作面與繞巷交叉口處要加強支護,確保頂板穩定；停采過程中距停采線(即繞巷煤壁)9 m時,開始在機尾排頭架(127#、126#、125#支架)和交叉口中間架位置(89#、90#、91#、92#、93#、94#、95#、96#支架)頂梁上方平行于工作面布置交錯邁步π梁(交錯邁步式每排4根)。

3 綜放工作面縮短作業

3.1 設備的回收、安裝順序及步驟

1)設備列車及電纜的回收和安裝。

回收:工作面停采后,將工作面浮煤清理干凈,將工作面機頭段的5根電纜全部從設備列車處甩開,全部人工拽拉到工作面80#支架往前處盤好。機尾段的前、后刮板輸送機機尾的2根電纜盤到設備列車處。待工作面電纜全部拉到位后,將設備列車逐車拉到Ⅱ階段材料巷指定位置,該位置提前布置車場,車場要靠幫鋪設,不影響進出車輛。安裝:待Ⅱ階段工作面機尾安裝完畢后,在該材料巷內安設電纜托架,將工作面電纜拽出與設備列車連接,接通電源進行試運轉。

2)前刮板輸送機槽子回收。

工作面停采后將前刮板輸送機全部拉回到支架下,在靠煤壁側鋪設軌道,供設備回收運輸。將120#-97#支架前的34節前刮板輸送機中間槽和擋煤板全部拆卸裝車回收從輔助運輸巷運輸出井。回收后騰出位置安裝絞車和回收90#、91#、92中間支架。

3.2 中間支架回收和后刮板輸送機槽子回收、安裝

1)利用安裝在Ⅱ階段材料巷內的22 kW回柱絞車將90#、91#、92#中間支架拽出裝車拉運至輔助運輸巷內(3臺中間架留1臺,2臺出井)。頂板利用支架上方提前布置的3.6 mπ梁進行支護,π梁兩端頭分別跨到89#和93#架上方,未跨支架的π梁全部加點柱進行支護。

2)將88#—95#支架后的8節后刮板輸送機中間槽裝車回收出井。將Ⅰ階段的后刮板輸送機機尾和1節抬高槽子、1節開口槽子回收拉運到90#、91#、92#處,利用Ⅱ階段材料巷內的22 kW回柱絞車完善Ⅱ階段機尾后刮板輸送機大架的安裝。

3.3 機尾排頭架和前刮板輸送機機尾回收、安裝

1)逐架回收機尾處127#、126#、125#排頭支架裝車拉運至90#支架位置處進行安裝。回收的頂板采用支架上方提前布置的3.6 mπ梁進行支護,π梁全部支設成一梁三柱進行支護。

2)將在輔助運輸巷內存放的中間支架重新安裝到回收的排頭架位置上支護該地段的頂板,確保支架回收頂板穩定。

3)Ⅱ階段機尾排頭架安裝完畢后,將Ⅰ階段前刮板輸送機機尾大架和抬高槽子、開口槽子全部裝車拉運到Ⅱ階段機尾段進行安裝,完成Ⅱ階段機尾處設備的安裝。

待Ⅱ階段工作面新生產系統形成,綜放設備全部安裝好后,接通電源進行調試。經過質量驗收合格后,組織試生產,保證生產正常進行。

對于Ⅲ階段、Ⅳ階段工作面進行縮短,根據Ⅰ階段和Ⅱ階段方法進行。機尾排頭架與縮短的中間架支護示意圖如圖2 所示。

圖2 機尾排頭架與縮短的中間架支護示意圖Fig.2 Head support and shortened intermediate support of the tail

3.4 剩余設備的回收

剩余設備主要是對剩余后刮板輸送機槽子進行回收,作業工序為:①從Ⅰ階段機尾處將剩余的后刮板輸送機槽子全部拆除裝車回收出井;②利用支架下安設的22 kW回柱絞車利用支架自移分別將93#、94#、95#支架逐臺拉出裝車出井,頂板處采用支架上方提前布置的3.6 mπ梁進行支護,π梁全部支設成一梁三柱進行支護;③利用上述辦法將96#支架拉出調向,使支架前梁朝Ⅰ階段機尾處做1號掩護架,將支架調正,該掩護架距煤壁750 mm,前梁在94#支架前梁處。在擺設掩護架過程中需逐根替支加好的落山支護,確保支架調向過程中頂板穩定;④同理將95#支架拉出調向,使支架前梁朝Ⅰ階段機尾處做2號掩護架,該掩護架距1號掩護架750 mm,前梁與94支架靠落山側齊;⑤逐架將剩余的支架進行回收,在回收前要將局部通風機利用風筒接通到工作面,待工作面回收支架落山垮落后,啟動局部通風機將新鮮風流輸送到工作面回收點,逐架回收工作面剩余支架;⑥Ⅰ階段縮短需回收的支架全部回收完后,開始回收Ⅱ階段輔助運輸巷,將Ⅱ階段輔助運輸巷的設備全部回收到Ⅲ階段輔助運輸巷內,從Ⅲ階段輔助運輸巷往里進行密閉。

4 結束語

11115綜放工作面經過各階段工作面的縮短,新生產系統形成后可提前進行工作面正常回采,新階段的回采可與縮短段的支架回收同步進行,每個階段工作面縮短可減少10天的影響時間,減少周期來壓對工作面回采的影響,為工作面回采創造條件,提高回采效率。該工作面各階段的縮短經驗為高陽煤礦和類似的綜放工作面設計、回采提供經驗,具有較好的經濟效益。