干河煤礦大采高綜采工作面回撤支架三角區頂板控制

蘭永平

（山西焦煤霍州煤電集團干河煤礦，山西 洪洞 041600）

1 工作面概況

干河煤礦2-126工作面位于+80水平一采區的右翼，北側為F14斷層，西側為2-112工作面采空區，南側為2-118C工作面采空區，東側為F23斷層。地表位于工業廣場南部，地表形態屬低山黃土丘陵，以黃土梁、垣特征，黃土沖溝發育，工作面地表大部為農田耕地，黃土覆蓋厚度54～90 m，基巖厚355～396 m，工作面標高102～172 m。總體構造形態為走向北東、傾向北西的單斜構造；煤層平均厚度4.0 m，夾矸0.55 m左右，煤層結構1.8（0.55）1.65，煤層傾角7°～11°，平均9°，煤層硬度（f）為1.5，屬于煤層穩定性煤層。工作面直接頂板為細粒砂巖，厚2.45 m，基本頂為K8中粒砂巖，厚4.8 m，直接底板為炭質泥巖，厚2.9 m，老底為K7中粒砂巖，厚3.1 m。頂板裂隙發育，底板為砂巖遇水不膨脹。工作面走向長度486 m，傾向長度142 m，布置支架85架。

2 末采支護工藝

2.1 末采支護優化

工作面末采長度16.8 m，共計21個循環，循環進度0.8 m。末采區段頂板采用“網-繩-錨-鋼帶”聯合支護。末采整體鋪設雙層金屬菱形網，上下層交錯布置；第4至第10循環鋪設φ26 mm鋼絲繩，間距0.4 m，共14道；第11至第21循環（其中17-21循環為回撤通道）采用錨桿+錨索+W鋼帶聯合支護，間排距均為0.8 m，單數循環（第11、13、15、17、19、21）支護是在每一個循環中間施工1排錨桿、錨索混合支護，配5孔W鋼帶，錨桿與錨索交替布置；②雙數循環（第12、14、18、16、20）支護是在每一個循環中間施工1排錨桿，配5孔W鋼帶。如圖1所示。

圖1 末采支護示意圖

2.2 末采支護與以往不同之處

鋪設鋼絲繩：以往綜采工作面末采時從第4至第15循環，每個循環中間鋪設1道鋼絲繩，繩間距0.8 m，共計鋪繩12道。與本次末采區別之處，鋪繩范圍縮小至第4至第10循環，繩間距縮小至0.4 m，但鋼絲繩數量增加至14道。

頂板支護：以往綜采工作面末采時僅在回撤通道范圍第17至第21循環進行錨桿+錨索+W鋼帶聯合支護，支護循環為5個循環。與本次末采區別之處，支護范圍擴大至第11至第21循環，在原支護排數基礎上增加了6排，共計支護11個循環（排），間排距不變仍為0.8 m。

3 回撤支架三角區頂板控制

3.1 三角區頂板控制與以往不同之處

以往回撤支架工藝：抽架→調向→前移→三角區單體柱支護→三角區單體柱回柱→前移老山側掩護架→前移煤壁側掩護架→裝車運架。

目前回撤支架工藝：抽架→調向→前移→前移老山側掩護架→前移煤壁側掩護架→裝車運架。

1）大采高綜采工作面采用以往末采工藝支護后，回撤支架期間三角區主要以鋼絲繩配合單體柱進行支護，抽一架支架支護一次；此次末采支護進行優化后，回撤支架期間三角區取消單體柱支護方式，利用鋼絲繩及頂板錨網鋼帶支護作為維護方法，確保支架順利回撤；回撤支架工藝中減少了三角區支、回柱的環節。

2）回撤通道以往布置3架支架作為掩護架，現增加至4架支架掩護架，多一架掩護架用于輔助三角區頂板控制，如圖2所示。

圖2 工作面支架回撤

3.2 工作面支架回撤

支架回撤采用掩護架整體回撤方式：即用85、84、82、81號支架做掩護架，從85號架（機尾）向機頭方向依次回撤。

1）掩護架形成順序依次為：84→85→82→81號，掩護架擺放順序從老山側至煤壁側依次為：85→82→84→81號。4架掩護架支護范圍從老山側待抽支架切頂線位置至撤架通道煤壁范圍。

2）抽架時，利用煤壁的輔助抽架錨索，用轉載機大鏈將支架推移梁十字頭與錨索聯接，隨后操作支架立柱降架使其與頂板分離0.3～0.5 m，操作支架推移油缸將待抽支架反復逐步前移抽出；抽到調頭位置后，利用下一組抽架錨索輔助使其完成調向。

3）抽一架支架掩護架前移一次，先移老山側掩護架后移煤壁側掩護架，掩護架采取自移的方式移動。回撤支架過程中，三角區不再采取單體支護的方式控制頂板。

4 應用情況

4.1 優點

1）回撤支架過程中，由以往3架掩護架增加至4架掩護架，配合鋼絲繩和頂板錨網鋼帶支護，擴大回撤通道頂板控制范圍，從而有效控制抽架后三角區的頂板，減小了待抽支架的頂板壓力。

2）回撤支架三角區內取消支回單體支柱，避免了頻繁使用單體支柱維護頂板，提高了職工作業安全環境，減小職工勞動強度，同時加快了回撤支架的速度。

3）末采支護優化后，菱形網與鋼絲繩加密后，第1道鋼絲繩距底板100～200 mm，支架切頂線至采空區底板范圍形成較完整的假頂，回撤期間三角區頂板也較為完整，頂板緩慢下落，無竄矸現象。

4）加強了三角區頂板管控，提高三角區頂板的支護質量，減少了破網、漏矸現象，實其呈現為緩慢下沉。

4.2 存在的問題及改進思路

1）根據回撤支架期間，三角區老山壓網情況，可將21個循環縮減至20個循環，末采距離16 m即可，減少0.8 m。

2）末采第11循環（第一排）錨桿+錨索+W鋼帶聯合支護基本位于支架頂梁位置，抽架后三角區頂板因受力會在緊靠W鋼帶里邊形成明顯網包。需在此頂板支護的基礎上，再提前一個循環進行頂板支護，將錨桿+錨索+W鋼帶聯合支護由11排增加至12排。

3）撤架通道形成后，支架切頂線處第一排鋼帶支護（第11循環）與老山側菱形網撕裂現象。在下次末采時需將末采第10、11循環菱形網鋪設為3層。

5 結論

以往采用單體柱支護三角區平均每架消耗坑代（單體柱等）材料2 808元，相較以往此次末采支護每架支護材料消耗增加1 787元。相比較末采支護優化后，改變回撤支架三角區頂板控制方式，每架支架可節約1 021元。

實踐證明，通過優化改變末采期間鋼絲繩的鋪設和錨桿、錨索支護方法，并輔助以改變掩護架數量來控制抽架后三角區的頂板，是行之有效的。一是改善了安全環境，避免了人員頻繁進出三角區，杜絕了矸石掉落傷人等事故；二是取消了單體柱支護，減少了回撤支架中的一道環節，提高了工作效率、降低了作業人員勞動強度；三是加強了三角區頂板管控，擴大了頂板有效控制范圍，提高了支護質量，減小了待抽支架的頂板壓力；四是降低了支護成本，節約了支護材料的投入。