綜采工作面自掘回撤通道支護技術研究與應用

王珍

（中煤西北能源有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017200）

0 引言

隨著我國煤礦開采技術水平不斷提高，礦井采掘機械化、自動化程度有了飛躍發(fā)展，采煤工作面的推進速度快速提高，伴隨而來的就是對綜采搬家倒面速度和質量要求越來越高。

1 綜采工作面搬家工藝現(xiàn)狀分析

目前，國內綜采設備回撤采用的方法主要是自掘通道回撤技術和預掘通道回撤技術兩種，預掘通道回撤技術最成熟且最具代表性的是國家能源集團神東礦區(qū)的輔巷多通道回撤工藝。

預掘通道回撤技術，需要提前采掘一條主回撤通道和一條輔助回撤通道，主、輔回撤通道之間需要掘多條聯(lián)絡巷用于回撤期間的多點平行施工。一些大型煤企，其內部采掘和支護設備充足，工藝配套完善，采用預掘通道技術能夠最大程度實現(xiàn)綜采設備快速搬家，極大地提高了設備的周轉使用率，也使得搬家費用相對較低。然而也大大增加了巷道采掘費用，增加了預留保護煤柱，造成了一定的煤炭資源浪費[1]。

自掘通道回撤技術，不需要提前準備回撤巷道，在工作面推采過程中形成回撤通道，減少了垛式支架二次支護，停采線可根據(jù)周期來壓情況在一定范圍內自主選擇。自掘回撤通道頂板壓力小，有利于液壓支架回撤，節(jié)省了通道采掘和垛架支護費用，使生產(chǎn)成本大大降低。自掘通道回撤工藝因為通道少，只能單頭回撤，不能多點平行作業(yè)，因此搬家周期相對較長。

2 自掘通道支護技術及施工方法

本文以內蒙古自治區(qū)某礦工作面末采支護為例，對自掘通道支護技術及施工方法進行介紹，為類似條件工作面設備回撤提供借鑒。

2.1 工作面概況

該綜采工作面范圍內煤層標高由北向南逐漸變高，工作面長268m，平均煤厚為4.6m，工作面布置三條順槽，均為矩形斷面，采用錨網(wǎng)索支護，其中膠運順槽5.6×3.8m（寬×高），回風順槽5.4×3.9m，輔運順槽5.4×3.9m。工作面支架型號為ZY13000/28/62D液壓支架。

2.2 施工方案

（1）撤架空間支護。

①該面使用的支架型號為ZY13000/28/62D，結合該型支架的結構尺寸及末采通道技術參數(shù)，確定該工作面回撤支架的凈空間數(shù)據(jù)為：寬4m，高3.8-4.5m[2]。

②柔性網(wǎng)鋪設。

柔性網(wǎng)沿工作面推采方向鋪設長度（L）：

L=b+a+h+c=4000+8300+4500+1000=17800mm，取18m。

式中：b-支架前探梁至煤壁寬度，取4000mm；

a-末采支架支護狀態(tài)全長，取8300mm；

h-前探梁至底板高度，取4500mm；

c-采空區(qū)煤矸壓網(wǎng)寬度，取1000mm。

綜上，沿工作面推采方向鋪設18m高強度聚酯纖維柔性網(wǎng)，柔性網(wǎng)在地面編織成規(guī)格為：長×寬=286m×18m。

③掛設鋼絲繩[3]。工作面自鋪網(wǎng)起到停采止，沿工作面傾向在柔性網(wǎng)和支架頂梁之間掛設Ф26mm鋼絲繩，每條鋼絲繩長約286m，間距為1000mm，總計15條鋼絲繩。鋼絲繩與柔性網(wǎng)之間用雙股14#鐵絲綁扎牢固，間距不大于300mm。

④撤架空間頂板支護。該段頂板采用Φ21.8×4300mm錨索配合梯型鋼帶聯(lián)合支護，梯形鋼帶平行工作面煤壁布置，共打設5排[4]。

錨索采用Φ21.8×4300mm的左旋預應力鋼絞線截制，每根錨索配一支CKa2335樹脂錨固劑和兩支MSCK23/60樹脂錨固劑。采用規(guī)格300×300×20mm高強度拱形碟形托盤，配套鎖具緊固錨索，錨索拉拔力不低于250KN。梯形鋼帶長1600mm，孔間距1200mm。第一排錨索距支架頂梁前端200mm，錨索梁首尾間距3000m m；第一、二排排距為1000mm，其余排距均為800mm，第五排錨索距工作面煤壁200mm，錨索梁首尾間距1200mm。

⑤工作面煤壁支護。采用錨桿+菱形網(wǎng)支護，螺紋鋼錨桿型號為Ф20×2200mm，錨桿打設排距800mm，間距800mm，每根錨桿使用1支MSK2350樹脂錨固劑和1支MSZ2350樹脂錨固劑錨固，鋼帶規(guī)格為1850mm×80mm，兩條搭接使用[5]。菱形網(wǎng)規(guī)格為5000×1000mm，網(wǎng)格45×45mm，搭接長度不少于200mm，搭接處每隔200mm用14#鐵絲綁扎牢固。

⑥三角區(qū)刷幫支護。兩順槽與煤壁交岔處應抹角，抹角2m×2m。頂板采用錨網(wǎng)索配合梯形鋼帶支護，梯形鋼帶平行工作面煤壁布置，共打設2排。錨索型號Φ21.8×4300mm，采用規(guī)格300×300×20mm高強度拱形碟形托盤，配套鎖具緊固錨索，錨索拉拔力不低于250KN。梯形鋼帶長1600mm，孔間距1200mm，菱形網(wǎng)規(guī)格為5000×1000mm，網(wǎng)格45×45mm，搭接長度不少于200mm，搭接處每隔200mm用14#鐵絲綁扎牢固。

（2）施工準備。

①順槽支護。回風超前支護支設兩排單體支柱，膠運順槽超前支護形式、長度保持不變。在回風順槽停采線以外50m范圍內頂板提前補打3排錨索加強支護，在膠運順槽停采線以外20m范圍內頂板提前補打2排錨索加強支護[6]。

②撤面絞車窩。在工作面回風順槽非生產(chǎn)幫側施工一撤面絞車窩，規(guī)格為長×寬×高=3000×3500×2500mm，絞車窩中心線與停采時刮板輸送機中心線重合。

2.3 施工步驟

回采工作面距停采線16m起對工作面支架及運輸機重新調整，保證三直兩平，不得出現(xiàn)臺階。為保證面后壓網(wǎng)寬度不小于1m，鋪網(wǎng)期間嚴格執(zhí)行割通刀，嚴禁隨意調面。

（1）鋪網(wǎng)：距停采線16m起在頂板鋪設柔性網(wǎng)。

（2）掛繩：距停采線15m起掛Ф26mm鋼絲繩。

（3）采高控制：距停采線14m起開始控制采高。

工作面距主回撤通道14m時直接將采高降至4.5m。并在割最后一刀煤時，采煤機后滾筒掃底，將煤壁底部浮煤清理，便于后期搭設腳手架[7]。

（4）端頭處頂板控制：距停采線13m時開始在工作面1#支架～6#支架和151#支架～157#支架頂梁上方柔性網(wǎng)下布置鋼軌，每組鋼軌靠緊交錯布置并用14#鐵絲固定在柔性網(wǎng)上，防止移架時鋼軌跟隨支架移動。

（5）撤架空間施工：當工作面推進到距停采線4.0m時，全面超前移架，排成一條直線后停止移架。割第一刀，截深0.8m，將運輸機向前推移一個步距；割第二刀，截深0.8m，第二刀割完后需將支架的連桿與刮板輸送機底座的銷子摘掉，采用單體液壓支柱隨采煤機進刀推移輸送機一個步距；第三、四、五刀分別截深0.8m，工作面停止推采。工作面支架伸縮梁縮回后的前端到煤壁之間的4m空間即為出架空間[8]。

（6）面前煤壁支護。頂板錨索支護完畢后，在工作面煤壁鋪設金屬網(wǎng)并用錨桿和鋼帶加以固定。按照由上而下的順序進行施工，打設煤壁錨桿拖后頂板錨索不超過6m，金屬網(wǎng)上部與柔性網(wǎng)搭接，搭接長度不小于300mm，搭接處每隔200mm用14#鐵絲綁扎牢固。

2.4 質量標準

（1）支架后柔性網(wǎng)落地寬度≥1.0m，不能有破網(wǎng)漏矸現(xiàn)象。

（2）鋼絲繩與柔性網(wǎng)聯(lián)接扣間距≤300mm，鋼絲繩間距偏差±100mm。

（3）錨索間排距偏差±100mm，錨索露出鎖具長度為150～250mm，預緊力≥250k N，錨索實際鉆孔角度與設計角度的誤差應≤10°[9]。

（4）錨桿間排距偏差±100mm，錨桿露出螺母長度為10～40mm，錨桿應與煤壁垂直，扭矩不應小于200N·m，抗拔力不應小于95KN，錨桿實際鉆孔角度與設計角度的誤差應不大于5°；金屬網(wǎng)搭接長度≥200mm，聯(lián)接扣間距≤200mm。

3 綜采工作面自掘通道回撤工藝應用效果

目前國內一些煤礦企業(yè)，結合自身地質條件并考慮投資和設備情況，通過準確把握頂板來壓規(guī)律，掌握準確的停采時機、縮短支護控頂距離，自然推采形成設備回撤通道，既安全地完成了綜采工作面的設備搬家，又大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，效益可觀[10]。

4 結語

綜采工作面自掘回撤通道采用上述支護技術，能夠有效控制液壓支架回撤過程中的頂板壓力，由于自掘回撤通道的位置可以靈活選擇，這樣就可以根據(jù)地質條件和周期來壓步距合理選擇末采時機，將壓力盡可能甩到采空區(qū)，減小支架回撤過程中的頂板壓力，從而保證了支架安全、順利回撤，謹供同行參考。