大傾角大采高綜采工作面快速撤面支護實踐

郝清旺 韓永峰

（新礦內蒙能源福城煤礦,內蒙古 鄂爾多斯 016299）

一般說來，大傾角大采高工作面指煤層傾角35～45°，開采高度在3.5～5.5m的工作面[1]。大傾角工作面開采與近水平工作面開采相比，主要面臨防倒、防滑、防飛矸等問題[2-4]。大傾角大采高綜采工作面撤面支護通常采用逐茬推采逐茬支護的方式完成撤面支護，但撤面支護周期長，在支護撤除過程中因頂板塑性區增大，造成支架回撤困難，甚至壓死支架的現象[5]?？焖偻瓿纱髢A角大采高綜采工作面撤面支護，不僅對加快設備周轉有意義，而且對于防止因應力集中造成支架回撤困難非常有利。

1 工程概況

1.1 地質概況

上海廟礦區福城煤礦1905S工作面煤層平均傾角36°，平均厚度4.5m，傾向長度157m，屬于典型大傾角厚煤層，平均埋深550m，直接頂為1.4～1.9m灰巖，其上7.5～8.1m泥巖，再上為8.1～8.7m砂質泥巖，局部存有0.3～0.5m泥巖偽頂；底板為3.4m粉砂巖。

1.2 工作面開采工藝和“三機”裝備

1905S工作面全部采用單一走向長壁后退式采煤法綜合機械化開采工藝，自然垮落法管理頂板。采用ZY9000/24/50型掩護式液壓支架支護頂板，支架寬度1.75m，頂梁長度4.26m，掩護梁長度2.3m；采用MG500/1330-WD型雙滾筒采煤機破煤、裝煤，有效截深0.8m；采用SGZ1000/2×525運輸機運煤。

1.3 工作面撤面支護要求

1905S工作面煤壁距離停采線14m開始鋪網，鋪網前提前采取抬溜子降采高措施，把采高控制在3.5～3.8m。距離停采線6.9m至停采線位置頂板采用7排錨桿（Φ22×L2200mm強螺紋鋼式樹脂錨桿，下同）、2排錨索（Φ17.8×L6200mm，下同）托梁聯合支護，錨桿五花布置；鋼帶排距1100mm，每排錨桿間距為1000mm。第6排錨桿打設完后，按設計位置距停采線1950mm打設第1排錨索，第7排錨桿打設完后，按設計位置距停采線850mm打設第2排錨索，兩排錨索三花布置，每排錨索間距6000mm。當支架頂梁距停采線3.6m時，金屬網已經完全垂入老塘，且支架頂梁上方已打三排錨帶，此時，摘除支架推移桿魚口，停止移架（只移溜子不移支架）。待工作面支架至停采位置后，對煤壁支護，打設3排錨桿配W鋼板（規格為400×280×3mm）、鋼塑復合網護幫，第1排距頂板300mm，第2排距頂板1800mm,底排距頂板3300m，錨桿排距為1500mm，每排護幫錨桿沿傾斜間距均為2000mm，護幫錨桿排與排之間五花布置。1905S工作面撤面永久支護示意圖如圖1所示。

圖1 工作面撤面永久支護示意圖 （單位：mm）

2 導硐法撤面支護工藝

2.1 施工工藝介紹

采用導硐法施工撤面支護，就是在工作面分組放炮剝幫開硐室刷幫完成頂幫支護，然后煤機割底推進的施工工藝。1905S工作面開導硐時分三組作業，一組自溜尾煤壁向下開幫，二組自60#支架處向下開幫，三組自30#支架處向下開幫，保證組與組之間間隔不小于50m；導硐沿工作面支架頂梁對應的層位進行開設，深度2.4m，寬度3.6m，硐室支護完成后由上往下進行刷幫，然后由煤機掃底，確保采高保持3.5～3.8m。1905S工作面導硐法撤面支護施工示意圖如圖2所示。

2.2 施工步驟

（1）當支架頂梁上壓網量達到5.8m時，采用先開硐室后刷幫的方法繼續推進，直到達到撤面要求為止。

（2）超前開硐室刷幫共分三個循環完成，每循環按深度2.4m進行，硐室高度控制在2.5～3.0m，以方便操作為準。開幫期間頂板永久支護采用工作面撤面支護要求施工，臨時支護使用支架護幫板或單體支柱配合方木護頂護幫。臨時支護單體間距不大于1.5m，排距為1.2m；當支架頂梁距停采線3.6m或護幫板護不到煤壁子時，使用貼幫柱配合不小于2.4m方木護緊煤幫，人員在臨時支護的掩護下進行永久支護施工。

圖2 導硐法施工示意圖 （單位：mm）

（3）當1905S面支架前梁距離停采線7.2m時開始按循環進度1.2m分循環開硐室刷幫，然后進行拉架、移溜，直至支架、溜子緊靠煤壁后再進行第二個循環作業；待第二個循環完成后，配合使用單體支柱將溜槽按1.2m步距移溜(此時支架頂梁距離停采位置3.6m,不再進行拉架),然后進行第三個循環作業，直至到停采線對煤壁進行封幫支護。

（4）剝幫開硐室及刷幫采用放炮落煤、人工裝煤的方式，松動炮采用五花眼布置，第一排眼在距剝幫頂板0.5m處按15°仰角向頂板打設，第二排眼距頂板1.5m處打設，第三排眼距頂板2.5m處打設，眼深2400mm，炮眼間排距800mm×1000mm，支護完成后進行下一個循環作業。

3 撤面期間安全管理關鍵技術

3.1 撤面期間“三防”管理

（1）工作面分組開幫期間，采取自上而下的方式進行施工，組與組間20m范圍內擋設至少兩道擋矸網作為安全擋卡，并覆蓋全斷面。安全擋卡標準：在齒軌和煤壁側各打設一棵單體并拴好防倒繩，使用走向半圓木或木板沿單體支柱自下而上敷設形成整體框架，使用雙股10#鐵絲將半圓木或木板牢固固定在單體上；緊貼單體支柱上方使用菱形網或擋矸網封閉機道全斷面，上部固定在支架頂梁上，確保緊貼頂梁，下部一側拴在運輸機齒軌上，另一側每隔20cm用10#鐵絲固定在單體上，確保固定牢固，兩邊確保封嚴整個機道。

（2）為防止運輸機下滑，在摘開與推移千斤頂連接件前，必須在運輸機齒軌上支設戧柱，用單體一端支設在運輸機齒軌上，另一端支設在頂板上，考慮到煤機通過及推移運輸機時需撤除部分單體、液壓單體與運輸機傾斜角度過大等因素，確定工作面運輸機每10節溜槽支設1棵，戧柱要及時拴好防倒繩或掛好防倒鉤。

（3）運輸機支設戧柱，當煤機通過或推移運輸機時，需及時撤除操作段的戧柱，但一次性不得超過2顆，煤機通過或運輸機推移完成后必須及時補全，防止溜子下滑。

（4）施工地點的工具、物料等必須放在穩定、不易于滑落、傾倒的地點，并拴好繩子防倒、防滑；搬運施工工具等物料時，在物料上拴好繩子，由專人負責牽拉，防止物料下滑傷人。

（5）人員進入機道施工時，安全擋卡區段嚴禁有人進行移架、推溜、支柱、回柱作業。

（6）推移溜子時，機道內的所有人員必須全部撤出，移溜單體下方嚴禁有人工作或逗留。

3.2 其他注意事項

（1）金屬網傾向、走向網與網全部聯接，走向、傾向均采用串簧聯接，每孔必聯。頂梁前余網不小于0.8m。每個循環聯網一次，金屬網必須扯平拉直不得出現網兜，當兩段之間距離不合適時，可用短金屬網聯接。

（2）聯網要始終超前一茬，聯好的網要用繩子或鐵絲拉至老塘側拴在支架護幫板上，防止煤機割煤時撕網。

（3）前移支架時，應按照煤機順序拉架，打開鄰架護幫板，將待拉支架前方的金屬網扯平，防止支架拉架過程中搓壞金屬網，因煤機、支架損壞的網，必須重新鋪設或補聯。

4 效果對比分析

1905S工作面于2017年6月10日推至撤面準備位置，至7月08日完成撤面支護，具備撤面條件，9月5日完成工作面全部三機設備的撤除，在撤除支架過程中未出現支架壓死，需要放炮臥底的現象。在近乎同樣地質條件下，1904N面三機設備與1905S完全相同，采用傳統的逐茬割煤、逐茬支護的方法進行撤面支護，撤面支護周期用時47d，且1904N面在撤除過程中因頂板來壓造成支架壓死數量達7架，嚴重制約了工作面回撤速度。