不規(guī)則工作面補(bǔ)巷縮面工藝研究應(yīng)用

李慧斐

（霍州煤電集團(tuán)安澤能源有限責(zé)任公司，山西 臨汾 041000）

1 概述

霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)有限責(zé)任公司407 回采工作面位于四采區(qū)左翼，東北部與原牛泥煤礦2006-2008 采空區(qū)相鄰，南部以斷層H=30～60 m ∠75°保安煤柱為界，正西與5上#-402 工作面相鄰，北部與補(bǔ)10 鉆孔相鄰。407 工作面傾斜長度200 m，走向長度780 m，工作面所采煤層為5上#煤層，煤層厚度2.1～7.5 m，平均厚度4.5 m。5上#煤（巖）層賦存相對穩(wěn)定，區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育。工作面煤層為北高南低的單斜構(gòu)造，煤層走向?yàn)镹78°E，傾向?yàn)镹S，煤層傾角1°～17°。

407 工作面運(yùn)輸（4071 巷）、回風(fēng)順槽（4072 巷）分別從四采區(qū)軌道巷、皮帶巷開口施工，受工作面東部F6斷層影響，工作面布置成“刀把”不規(guī)則形狀，即4072 巷掘進(jìn)207 m 后按126°方位角拐彎掘進(jìn)，斜巷掘進(jìn)長度為127 m，掘進(jìn)到位后繼續(xù)按設(shè)計(jì)方位角掘進(jìn)，直至與切巷貫通。晉北煤礦407 工作面平面布置示意圖如圖1 所示。

圖1 晉北煤礦407 工作面平面布置示意圖

2 通常縮面回采工藝及問題分析

2.1 工作面設(shè)計(jì)回采工藝

（1）407 工作面采用后退式機(jī)械化一次性采全高回采工藝，安裝端頭支架兩架（ZTZ10000/25/38）、過渡支架四架（ZZG10000/20/38）、中間支架110架（ZZ10000/20/38）。工作面采用SL300采煤機(jī)割煤，采用SGZ1000/1500 刮板輸送機(jī)、SZZ1200/400 轉(zhuǎn)載機(jī)以及DSJ120/200/3×400帶式輸送機(jī)聯(lián)合運(yùn)煤。

（2）407 工作面在 302～780 m 段回采長度為200 m，工作面回采至302 m 處時(shí)受斷層影響工作面長度逐漸縮短，回采至212 m 處時(shí)工作面回采長度為113 m。工作面縮面采用機(jī)尾撤架回采方式，工作面每推進(jìn)2 m，從機(jī)尾處回撤一架液壓支架。

（3）撤架前在機(jī)尾處施工一個(gè)機(jī)組硐室，硐室長度為30 m，深度為1.5 m。首先將機(jī)尾處刮板輸送機(jī)推移至機(jī)組硐室內(nèi)，然后拆除機(jī)尾及刮板槽，從后尾部依次撤架，當(dāng)端頭支架撤出后，過渡支架作為端頭架，并在端頭處支設(shè)單體液壓支柱及木垛加強(qiáng)支護(hù)。依次類推直至工作面縮面到位。

2.2 主要存在的問題

（1）機(jī)尾部支護(hù)強(qiáng)度不足。采用傳統(tǒng)機(jī)尾撤架法進(jìn)行縮面時(shí)，先回撤機(jī)尾處端頭支架，機(jī)尾三角帶處壓力大，端頭支架回撤后中間支架支護(hù)強(qiáng)度不足，導(dǎo)致三角帶處頂板出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，端頭處頂板維護(hù)難度大，不利于縮面回采安全。

（2）尾部撤架難度大。采用尾部進(jìn)行撤架時(shí)，需對尾部進(jìn)行搬角施工，施工難度大，工程量大。而且回風(fēng)順槽存在一段長度為127 m 斜巷，支架在斜巷處調(diào)向回撤難度大，不利于支架回撤安全。

（3）縮面周期長。根據(jù)技術(shù)科設(shè)計(jì)，工作面在縮面期間每推進(jìn)2.0 m 需回撤一架支架，每次回撤支架時(shí)需拆除輸送機(jī)機(jī)頭及刮板，回撤后需重新對接，回撤工序相對復(fù)雜，工作面縮面周期長。

3 補(bǔ)巷縮面回采工藝

3.1 補(bǔ)巷施工工藝

（1）工作面回采至縮面位置時(shí)，工作面停止回采并調(diào)整工作面?zhèn)涡保皶r(shí)清理工作面內(nèi)浮煤，并確保工作面煤壁平直，液壓支架支護(hù)到位。

（2）首先從4072 巷拐彎處向工作面垂直施工一條補(bǔ)巷，補(bǔ)巷設(shè)計(jì)長度為90 m，巷道寬度為3.5 m，高度為4.5 m，巷道沿5上#煤層頂?shù)装迤叫芯蜻M(jìn)。

（3）補(bǔ)巷采用全斷面光面爆破施工工藝，全斷面共計(jì)施工52 個(gè)爆破孔，其中掏槽孔6 個(gè)，輔助孔24 個(gè)，周邊孔22 個(gè)。掏槽孔孔深為1.8 m，其他孔深為1.6 m，采用礦用3#乳化炸藥以及三段毫秒延期電雷管起爆。

（4）補(bǔ)巷頂板采用錨桿、組合錨索、鋼帶、金屬網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，每排布置4 根錨桿，錨桿長度2.5 m，錨桿與鋼帶配套使用，鋼帶長度為3.2 m，錨桿間排距為1.0 m，頂板每3.0 m 施工兩組組合錨索，組合錨索間距為1.5 m。巷幫采用塑料網(wǎng)、玻璃鋼錨桿聯(lián)合支護(hù)，共計(jì)四排護(hù)幫，護(hù)幫間排距1.0 m，玻璃鋼錨桿長度為2.0 m。

3.2 支架回撤工藝

（1）補(bǔ)巷施工完后，在補(bǔ)巷內(nèi)、工作面機(jī)頭機(jī)尾處各安裝一部雙速絞車，補(bǔ)巷內(nèi)雙速絞車距工作面間距為40 m，每部絞車采用一車四錨固定方式。

（2）對工作面刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，拆除補(bǔ)巷口兩節(jié)中部溜槽，安裝兩節(jié)活動(dòng)式溜槽，該溜槽與兩側(cè)原溜槽卡扣式連接。

（3）工作面縮面回采需進(jìn)行支架回撤時(shí)，最后一刀割煤后停止推移刮板輸送機(jī)，將支架前移到位，保證刮板輸送機(jī)與煤壁間預(yù)留0.5～1.0 m 間隙。

（4）用補(bǔ)巷內(nèi)雙速絞車將活動(dòng)式溜槽拉至工作面煤壁處，然后采用絞車將補(bǔ)巷口正對中部液壓支架拉至補(bǔ)巷內(nèi)。407 工作面補(bǔ)巷縮面回采工藝平面布置示意圖如圖2 所示。

（5）撤出支架后及時(shí)采用機(jī)頭、機(jī)尾兩部雙速絞車將斷開支架進(jìn)行對接安裝，支架安裝后及時(shí)將活動(dòng)式溜槽拉至工作面進(jìn)行對接，以此類推直至工作面縮面到位。

圖2 407 工作面補(bǔ)巷縮面回采工藝平面布置示意圖

3.3 補(bǔ)巷縮面回采工藝優(yōu)點(diǎn)

（1）提高了縮面支架回撤安全。采用補(bǔ)巷法進(jìn)行工作面縮面回撤時(shí)，主要回撤工作面中間支架，保留原機(jī)尾處端頭支架，解決了傳統(tǒng)縮面回撤時(shí)端頭支架回撤后支護(hù)強(qiáng)度不足、機(jī)尾處頂板維護(hù)難度大等技術(shù)難題，保證了工作面支架回撤安全。

（2）縮短了支架回撤周期。對工作面刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，工作面每班可進(jìn)行一次支架回撤，每次回撤時(shí)間為2.5 h，與傳統(tǒng)縮面回撤工藝相比，單支架回撤時(shí)間可縮短3.7 h。

（3）減少了設(shè)備安裝數(shù)量。采用補(bǔ)巷法進(jìn)行縮面回撤時(shí)，僅需在工作面安裝多部雙速絞車即可，與傳統(tǒng)回撤工藝相比，減少支架車、平板車等設(shè)備數(shù)量。通過對刮板輸送機(jī)安裝活動(dòng)式溜槽，減少了輸送機(jī)機(jī)尾拆卸次數(shù)，提高了刮板輸送機(jī)使用壽命。

4 應(yīng)用效果

2019 年7 月21 日407 工作面回采至縮面位置，至8 月10 日工作面已縮面到位，回撤周期為18 d，共計(jì)回撤中間支架45 架，縮面期間平均回采進(jìn)度為5.5 m/d。與傳統(tǒng)尾部支架回撤工藝相比，縮面回撤周期縮短14 d，回采進(jìn)度提高2.2 m/d，而且采用補(bǔ)巷法進(jìn)行支架回撤期間，工作面未發(fā)生頂板、機(jī)電事故，保證了工作面縮面回采安全，取得了顯著應(yīng)用成效。