大采高綜采工作面回撤工藝的改進

文/楊宗義馬功社

黃陵二號煤礦核定生產(chǎn)能力700萬噸，井下裝備兩套大采高綜采設(shè)備，工作面回撤工藝在黃陵礦區(qū)缺少成熟經(jīng)驗，在吸取和借鑒其他礦井大采高綜采工作面回撤方法后，先后成功組織實施了試采工作面、206工作面等9個大采高綜采工作面的閉采與回撤。

一、工作面巷道布置

1.地質(zhì)特征

（1）地質(zhì)條件。工作面開采2號煤層，平均厚度4.5m，單一近水平煤層，西南～北東走向，傾向西北，地層傾角 1°～5°，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，局部含有1層矸石層，厚度0.2～0.4m，夾矸巖性為泥巖。

（2）圍巖性質(zhì)。偽頂：一般0.5m左右，多為泥巖、砂質(zhì)泥巖，其與煤層直接接觸，該層薄隨采隨落，極不穩(wěn)定，零星分布。

直接頂：以粉砂巖、細(xì)粒砂巖為主，局部為泥巖或砂質(zhì)泥巖，呈厚層狀，多與煤層直接接觸，厚度為1.5～8.0m左右。

老頂：以灰白色—淺灰白色中—細(xì)粒砂巖為主 （即K2標(biāo)志層）。碎屑成分以石英為主，約占84%，長石少量，其他約占10%。巖性較堅硬，呈厚層狀，不易跨落，全井田分布，層位穩(wěn)定，厚度1.0～34.2m。

底板：煤層直接底板為灰黑色泥巖，厚度0.05～0.96m。老底為淺灰綠色細(xì)粒砂巖，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，巖石致密，較堅硬，厚度8.95～9.77m。

2.巷道布置

206工作面裝備大采高成套綜采設(shè)備，工作面走向長度1920m，工作面長度為260m。工作面采用三巷布置，分別為輔運巷、膠帶巷、回風(fēng)巷，其中工作面的輔運巷作為下一個工作面的回風(fēng)巷重復(fù)使用，支護方法均采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護。

二、工作面回撤方案比較

試采工作面和107工作面在回撤期間都施工有主、輔撤架通道，但均未取得理想效果，以107工作面回撤過程中尤為突出。因工作面施工主、輔撤架通道，工作面回采后期頂板壓力較大，輔助撤架通道出現(xiàn)頂板劇烈下沉、冒頂、片幫底鼓，無法滿足安全使用，影響工作面回撤速度與安全。從206工作面開始取消了撤架通道，僅施工一條出架通道，取得了較好效果（如圖 1）。

107工作面撤架采用“中間向兩頭”回撤，在工作面閉采后期，尤其是停架后，撤架通道空間較大，頂板來壓集中在機頭與機尾，特別是巷道交叉處，兩頭均要維護，回撤期間頂板管理困難；回撤路線上需通過聯(lián)絡(luò)巷進入輔運巷或回風(fēng)巷，車輛連續(xù)拐彎，操作難度增加，嚴(yán)重影響撤架速度。

從206工作面開始采用“兩頭向中間”的回撤方式，將機頭、機尾設(shè)備撤出后，即可以進行撤架，只需要維護一條出架通道，頂板管理較容易；將支架抽出后掉向，直接由撤架通道進入出架通道，運至輔運大巷，路線順暢，環(huán)節(jié)簡單。

三、工作面回撤工藝比較

1.閉采工藝

綜采工作在閉采工藝上基本相同，進入閉采后，工作面提前降低采高至4m，在距停采線18m時開始掛經(jīng)緯網(wǎng)，網(wǎng)規(guī)格為10×1.2m，網(wǎng)孔 40×40mm，錯茬搭接，短邊搭接500mm，長邊搭接200mm，用14#鐵絲綁扎，每米4道；距停采位置12m時開始掛雙網(wǎng)并在網(wǎng)下掛鋼絲繩，直徑21mm，兩頭用錨桿固定。

停采后工作面頂板支護方式均采用錨索（梁）支護，回撤工作面通道在回撤支架過程中，寬度達(dá)到8m以上，支護稍不及時就會發(fā)生漏頂，嚴(yán)重影響安全及支架回撤，而過多加強支護又會延遲回撤支架時間，導(dǎo)致頂、底板移近量增加，造成安全隱患。經(jīng)過研究分析，并結(jié)合井下實際情況，在錨索施工數(shù)量不變的前提下，對206工作面通道錨索布置形式進行了改進，在工作面回撤過程中沒有發(fā)生漏頂事故，工作面回撤提前安全順利結(jié)束。通過對回撤工作面通道錨索布置形式的改進，保證了工作面支架的安全順利回撤，并縮短了回撤工期。

2.回撤工藝改進

通過對107工作面及后續(xù)幾個工作面回撤工作的總結(jié)，改進206工作面回撤工藝方案。

（1）巷道布置上取消主、輔撤架通道，僅施工一條出架通道，工作面停架后，利用煤機割出一定寬度的通道，作為撤架通道，將該通道進行加固維護。

（2）出架路線由原來的“中間向兩頭”改為“兩頭向中間”回撤，利用出架通道撤出支架。

（3）工作面頂板支護取消垛式支架，采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護。

3.回撤工藝比較

（1）安全使用方面。107工作面撤架工藝主要有以下不足：

一是需提前施工主、輔撤架通道，且與工作面方向垂直，受工作面采動壓力影響，巷道不斷形變底鼓，尤其是到回采后期，進入超前支撐壓力影響范圍之內(nèi)，主撤架通道因有垛式支架支護，巷道底鼓，副撤架通道盡管進行了錨索加固，還是會出現(xiàn)頂板下沉、片幫從而難以維護，在聯(lián)絡(luò)巷交叉口處發(fā)生冒頂現(xiàn)象，無法滿足使用。

二是主撤架通道需提前對下垛式支架進行維護，其搬運、維護工作量大。

三是工作面必須要與主撤架通道全面貫通，在工作面閉采期間頂、底板層位難以掌握，全面貫通后容易形成臺階，為了保證車輛運行，必須花費大量人力、時間清煤、起底，此期間工作面頂板一旦來壓，將難以維護，不利于后期撤架。

四是107工作面撤架工藝的回撤通道跨度增加，帶來維護難度的增加，尤其是支架抽出后，壓力集中在垛式支架之上，回撤比較危險。

五是出架通道為矩形斷面，抗壓能力差，未回撤之前頂板出現(xiàn)彎曲下沉現(xiàn)象，增加維護工程量。

（2）技術(shù)改進。針對107工作面撤架工藝的不足，206工作面撤架工藝進行了革新與改進：

一是巷道布置上取消了主、輔撤架通道，撤架通道在工作面停架后，直接由煤機割出撤架通道，不需要與提前施工好的主撤架通道貫通，工作面采高及層位控制上比較簡單，同時可以根據(jù)工作面壓力狀況調(diào)整機頭、機尾的推進長度，實際操作靈活。

二是撤架通道寬度3.6m，采用錨網(wǎng)索支護，跨度較107工作面回撤工藝減少，對頂板維護特別是回撤后期頂板維護十分有利；在工作面中間位置施工一條回撤通道，布置在實煤體中，周邊無其他巷道，斷面采用圓弧拱，其抗壓性能大大提高。

三是相應(yīng)取消了擺放垛式支架，維護工程量大大減少。

（3）經(jīng)濟效益。206工作面撤架工藝比107工作面撤架工藝節(jié)省費用350.7萬元。

四、結(jié)論

二號煤礦對9個大采高綜采工作面的回撤工藝的不斷進行優(yōu)化與改進，最終形成了一套安全、快速的回撤工藝。目前回撤完成的206工作面從閉采開始到回撤結(jié)束，歷時24天。其中閉采用時7天，回撤設(shè)備用時15天，支架回撤僅用時11天，實現(xiàn)了安全快速安裝，具有指導(dǎo)意義。