三掩護(hù)支架及三角區(qū)支護(hù)配套撤架技術(shù)研究

劉 陽 溫 森 夏玉潔

（1.晉能控股集團(tuán)綜采裝備安裝分公司，山西 大同 037001；2.晉能控股集團(tuán)中央機(jī)廠，山西 大同 037001）

在特大型煤礦綜采設(shè)備的回撤過程中，對(duì)液壓支架撤架期間三角區(qū)的頂板維護(hù)又是液壓支架安全撤出的關(guān)鍵。采用單掩護(hù)支架或雙掩護(hù)支架支護(hù)，對(duì)三角區(qū)空頂通常不支護(hù)或者采用“單體+木垛”方式支護(hù)，會(huì)造成掩護(hù)支架上覆頂板支護(hù)強(qiáng)度不足，需要在緊隨掩護(hù)架后方搭設(shè)大量木垛進(jìn)行支護(hù)。特別是三角區(qū)空頂面積大，易造成頂板下沉、古塘壓力涌現(xiàn)甚至發(fā)生漏煤事故，支護(hù)成本高，單體回收困難。為此，在同忻煤礦三盤區(qū)8310 回撤工作面改進(jìn)回撤技術(shù)[3]，采用了“三掩護(hù)支架撤架及三角區(qū)支護(hù)配套撤架技術(shù)方案”。

1 概況

8310 工作面傾斜長度235 m，走向長度686 m，工作面煤層厚度10.21～16.13 m，均厚14.06 m，在工作面采位676 m 處劃定停采線。8310 工作面開采煤層為石炭系3-5#煤層，含5 層夾矸，夾矸總厚度為2.32 m。煤層直接頂為厚度3.11 m 的炭質(zhì)泥巖，基本頂為厚度12.71 m的粗、細(xì)砂巖，直接底為厚0.49 m 的高嶺巖，基本底為厚5.18 m 的細(xì)砂巖。

2 停采支護(hù)設(shè)計(jì)

（1）工作面推進(jìn)到距離停采線17 m 時(shí)，整體開始沿工作面方向從頭至尾鋪設(shè)兩塊123 m 聚酯纖維柔性網(wǎng)[4]，網(wǎng)規(guī)格為JD PET900×800MS 柔性網(wǎng)。

（2）支架主頂梁上與工作面平行布置四排“錨索+工字鋼”。錨索規(guī)格Φ21.8 mm×8300 mm，工字鋼為3.8 m 長的三孔11#礦用工字鋼。

（3）平行工作面布置6 排“錨桿+鋼帶”，采用Φ22 mm×2800 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，BHW3500 mm×280 mm×4 mm 三孔和五孔兩種鋼帶。

（4）機(jī)道布置1 排“組合錨索”，每組錨索為三根Φ21.8 mm×10 300 mm。

（5）護(hù)幫支護(hù)采用3 排“錨桿+鋼托板”，采用Φ20 mm×2500 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿。

（6）機(jī)道維護(hù)：在機(jī)道工字鋼前端梁頭400 mm 處支設(shè)一根單體液壓支柱。

（7）擴(kuò)寬區(qū)域支護(hù)：工作面頭、尾擴(kuò)寬區(qū)域支護(hù)采用組合錨索和“鋼帶+錨桿”支護(hù)方式與機(jī)道相同，11#礦用工字鋼長度為6 m。

（8）兩巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)采用組合錨索進(jìn)行頂板補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，頂板破碎處加鋪單層菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂。

3 三掩護(hù)架撤架及三角區(qū)支護(hù)

（1）第一步：如圖1 所示，124#支架撤出后，將1#掩護(hù)架頂梁降下并向前遷移至前探梁距123#被撤支架200 mm 位置，然后放低1#掩護(hù)架前探梁，由三人將預(yù)先準(zhǔn)備好的1#工字鋼梁橫置于距123#被撤架側(cè)護(hù)板1200 mm 且靠古塘側(cè)外露1100 mm，隨后將1#掩護(hù)架頂梁完全升起接頂，升架時(shí)動(dòng)作要緩慢，頂梁要盡量水平上升，避免鋼梁發(fā)生側(cè)滑，最后在124#支架原后尾梁位置搭設(shè)一個(gè)小木垛戧壓。

（2）第二步：將2#掩護(hù)架頂梁降下并向前遷移至前探梁距123#支架200 mm 位置，將其升起接頂并且壓住1#鋼梁另一端850 mm 長度，然后將預(yù)先準(zhǔn)備的1#單體柱支設(shè)在1#鋼梁靠古塘側(cè)一端，最后將3#掩護(hù)架向前牽引1750 mm 距離并升起接頂。該支護(hù)結(jié)構(gòu)形成了一個(gè)“門式”構(gòu)造，單體柱與1#、2#掩護(hù)架作為支腿將鋼梁撐起撐住三角區(qū)頂板且單體柱擋住了古塘側(cè)壓力。

（3）第三步：降下123#支架，并收回前探梁后尾梁。將滑輪固定在3#掩護(hù)架底座上，利用回柱絞車將被撤架抽出，脫離滑輪，用絞車將被撤支架調(diào)向并拉出至機(jī)道，待支架搬運(yùn)車[5]裝車運(yùn)走。

（4）第四步：123#支架撤出后，將1#掩護(hù)架降下，遷移至前探梁距被撤架200 mm 左右位置。由于1#鋼梁有1#單體柱和2#掩護(hù)架作支撐，對(duì)頂板支護(hù)仍有效，具體步驟按照第一步要求進(jìn)行，之后將2#掩護(hù)架向前遷移。

（5）第五步：將預(yù)先準(zhǔn)備好的2#單體柱支設(shè)在2#鋼梁靠古塘側(cè)一端，將3#掩護(hù)架向前遷移一定步距。

（6）第六部：被撤122#支架撤出后，古塘側(cè)壓力勢(shì)必跟進(jìn)，要及時(shí)在壓力較高區(qū)域打設(shè)小木垛進(jìn)行戧壓，如圖1 所示。之后人員站在1#掩護(hù)架內(nèi)對(duì)1#單體柱卸壓、放倒并歸置到1#掩護(hù)架側(cè)，用鏈條將1#單體柱與109#掩護(hù)架底座連接。

（7）第七步：降下1#掩護(hù)架，遷移至預(yù)定位置，1#單體柱隨之遷移至下一根鋼梁位置，節(jié)省了人力搬運(yùn)。此時(shí)1#鋼梁只受2#掩護(hù)架的支撐，但不會(huì)墜落。之后按照第一步工藝放置橫梁，待1#掩護(hù)架升起接頂后，繼續(xù)遷移2#、3#掩護(hù)架。

（8）第八步：將放倒的1#單體柱支撐在3#鋼梁古塘側(cè)一端，1#、2#、3#鋼梁均布在109#掩護(hù)架左右兩側(cè)，配合單體柱和1#掩護(hù)架做支撐，對(duì)三角區(qū)頂板起到控制作用，同時(shí)分擔(dān)了2#掩護(hù)架上方頂板壓力，在遷移過程中防止了頂板下沉。

在為期20 d 的施工中，三掩護(hù)支架及三角區(qū)支護(hù)配套撤架技術(shù)在8310回撤工作面成功應(yīng)用，如圖2。

圖1 三掩護(hù)支架及三角區(qū)支護(hù)配套撤架技術(shù)工藝圖

圖2 三掩護(hù)支架及三角區(qū)支護(hù)設(shè)計(jì)斷面圖

4 應(yīng)用效果

三掩護(hù)支架及三角區(qū)支護(hù)配套撤架技術(shù)應(yīng)用效果明顯，現(xiàn)場施工圖如圖3。該技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：

圖3 現(xiàn)場施工圖

（1）三掩護(hù)架布置方案較雙掩護(hù)架布置方案，縮小了三角區(qū)空頂面積。

（2）增大了三角區(qū)頂板支護(hù)強(qiáng)度，保證掩護(hù)支架或被撤支架順利遷移。

（3）縮短了掩護(hù)架架間距，增大掩護(hù)架上覆頂板的支護(hù)強(qiáng)度，避免了掩護(hù)支架壓架事故。

（4）減少了單體及木垛等支護(hù)數(shù)量，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（5）增加了一個(gè)掩護(hù)架，更加靠近古塘側(cè)，人員對(duì)三角區(qū)空頂進(jìn)行支護(hù)作業(yè)時(shí)，可以在掩護(hù)架內(nèi)進(jìn)行操作，減少了安全隱患；同時(shí)在回收單體時(shí)，人員可以站在靠古塘側(cè)掩護(hù)架內(nèi)進(jìn)行操作，人員的安全有了更大保障。

5 結(jié)論

（1）三掩護(hù)支架撤架工藝，可以節(jié)省道木3500 根、單體20 根，提前4 d 完成了工作面撤架，一個(gè)工作面138 個(gè)支架節(jié)約費(fèi)用94.5 萬元。

（2）使用三掩護(hù)架進(jìn)行撤架，較以往多一個(gè)掩護(hù)架，增加了對(duì)古塘側(cè)頂板的支護(hù)力度，縮小了三角區(qū)空頂面積，降低了被撤支架以及1#掩護(hù)架被壓死的風(fēng)險(xiǎn)，增加一條安全通道。