綜采工作面自掘回撤通道支護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用

王珍

（中煤西北能源有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017200）

0 引言

隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)水平不斷提高，礦井采掘機(jī)械化、自動(dòng)化程度有了飛躍發(fā)展，采煤工作面的推進(jìn)速度快速提高，伴隨而來(lái)的就是對(duì)綜采搬家倒面速度和質(zhì)量要求越來(lái)越高。

1 綜采工作面搬家工藝現(xiàn)狀分析

目前，國(guó)內(nèi)綜采設(shè)備回撤采用的方法主要是自掘通道回撤技術(shù)和預(yù)掘通道回撤技術(shù)兩種，預(yù)掘通道回撤技術(shù)最成熟且最具代表性的是國(guó)家能源集團(tuán)神東礦區(qū)的輔巷多通道回撤工藝。

預(yù)掘通道回撤技術(shù)，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(luò)巷用于回撤期間的多點(diǎn)平行施工。一些大型煤企，其內(nèi)部采掘和支護(hù)設(shè)備充足，工藝配套完善，采用預(yù)掘通道技術(shù)能夠最大程度實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備快速搬家，極大地提高了設(shè)備的周轉(zhuǎn)使用率，也使得搬家費(fèi)用相對(duì)較低。然而也大大增加了巷道采掘費(fèi)用，增加了預(yù)留保護(hù)煤柱，造成了一定的煤炭資源浪費(fèi)[1]。

自掘通道回撤技術(shù)，不需要提前準(zhǔn)備回撤巷道，在工作面推采過(guò)程中形成回撤通道，減少了垛式支架二次支護(hù)，停采線可根據(jù)周期來(lái)壓情況在一定范圍內(nèi)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(hù)費(fèi)用，使生產(chǎn)成本大大降低。自掘通道回撤工藝因?yàn)橥ǖ郎?，只能單頭回撤，不能多點(diǎn)平行作業(yè)，因此搬家周期相對(duì)較長(zhǎng)。

2 自掘通道支護(hù)技術(shù)及施工方法

本文以內(nèi)蒙古自治區(qū)某礦工作面末采支護(hù)為例，對(duì)自掘通道支護(hù)技術(shù)及施工方法進(jìn)行介紹，為類(lèi)似條件工作面設(shè)備回撤提供借鑒。

2.1 工作面概況

該綜采工作面范圍內(nèi)煤層標(biāo)高由北向南逐漸變高，工作面長(zhǎng)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(hù)，其中膠運(yùn)順槽5.6×3.8m（寬×高），回風(fēng)順槽5.4×3.9m，輔運(yùn)順槽5.4×3.9m。工作面支架型號(hào)為ZY13000/28/62D液壓支架。

2.2 施工方案

（1）撤架空間支護(hù)。

①該面使用的支架型號(hào)為ZY13000/28/62D，結(jié)合該型支架的結(jié)構(gòu)尺寸及末采通道技術(shù)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(shè)。

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

③掛設(shè)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(shè)Ф26mm鋼絲繩，每條鋼絲繩長(zhǎng)約286m，間距為1000mm，總計(jì)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(hù)。該段頂板采用Φ21.8×4300mm錨索配合梯型鋼帶聯(lián)合支護(hù)，梯形鋼帶平行工作面煤壁布置，共打設(shè)5排[4]。

錨索采用Φ21.8×4300mm的左旋預(yù)應(yīng)力鋼絞線截制，每根錨索配一支CKa2335樹(shù)脂錨固劑和兩支MSCK23/60樹(shù)脂錨固劑。采用規(guī)格300×300×20mm高強(qiáng)度拱形碟形托盤(pán)，配套鎖具緊固錨索，錨索拉拔力不低于250KN。梯形鋼帶長(zhǎng)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(hù)。采用錨桿+菱形網(wǎng)支護(hù)，螺紋鋼錨桿型號(hào)為Ф20×2200mm，錨桿打設(shè)排距800mm，間距800mm，每根錨桿使用1支MSK2350樹(shù)脂錨固劑和1支MSZ2350樹(shù)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(zhǎng)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(hù)。兩順槽與煤壁交岔處應(yīng)抹角，抹角2m×2m。頂板采用錨網(wǎng)索配合梯形鋼帶支護(hù)，梯形鋼帶平行工作面煤壁布置，共打設(shè)2排。錨索型號(hào)Φ21.8×4300mm，采用規(guī)格300×300×20mm高強(qiáng)度拱形碟形托盤(pán)，配套鎖具緊固錨索，錨索拉拔力不低于250KN。梯形鋼帶長(zhǎng)1600mm，孔間距1200mm，菱形網(wǎng)規(guī)格為5000×1000mm，網(wǎng)格45×45mm，搭接長(zhǎng)度不少于200mm，搭接處每隔200mm用14#鐵絲綁扎牢固。

（2）施工準(zhǔn)備。

①順槽支護(hù)?；仫L(fēng)超前支護(hù)支設(shè)兩排單體支柱，膠運(yùn)順槽超前支護(hù)形式、長(zhǎng)度保持不變。在回風(fēng)順槽停采線以外50m范圍內(nèi)頂板提前補(bǔ)打3排錨索加強(qiáng)支護(hù)，在膠運(yùn)順槽停采線以外20m范圍內(nèi)頂板提前補(bǔ)打2排錨索加強(qiáng)支護(hù)[6]。

②撤面絞車(chē)窩。在工作面回風(fēng)順槽非生產(chǎn)幫側(cè)施工一撤面絞車(chē)窩，規(guī)格為長(zhǎng)×寬×高=3000×3500×2500mm，絞車(chē)窩中心線與停采時(shí)刮板輸送機(jī)中心線重合。

2.3 施工步驟

回采工作面距停采線16m起對(duì)工作面支架及運(yùn)輸機(jī)重新調(diào)整，保證三直兩平，不得出現(xiàn)臺(tái)階。為保證面后壓網(wǎng)寬度不小于1m，鋪網(wǎng)期間嚴(yán)格執(zhí)行割通刀，嚴(yán)禁隨意調(diào)面。

（1）鋪網(wǎng)：距停采線16m起在頂板鋪設(shè)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(kāi)始控制采高。

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

（4）端頭處頂板控制：距停采線13m時(shí)開(kāi)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(cuò)布置并用14#鐵絲固定在柔性網(wǎng)上，防止移架時(shí)鋼軌跟隨支架移動(dòng)。

（5）撤架空間施工：當(dāng)工作面推進(jìn)到距停采線4.0m時(shí)，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(yùn)輸機(jī)向前推移一個(gè)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(jī)底座的銷(xiāo)子摘掉，采用單體液壓支柱隨采煤機(jī)進(jìn)刀推移輸送機(jī)一個(gè)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(hù)。頂板錨索支護(hù)完畢后，在工作面煤壁鋪設(shè)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(jìn)行施工，打設(shè)煤壁錨桿拖后頂板錨索不超過(guò)6m，金屬網(wǎng)上部與柔性網(wǎng)搭接，搭接長(zhǎng)度不小于300mm，搭接處每隔200mm用14#鐵絲綁扎牢固。

2.4 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（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(zhǎng)度為150～250mm，預(yù)緊力≥250k N，錨索實(shí)際鉆孔角度與設(shè)計(jì)角度的誤差應(yīng)≤10°[9]。

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

3 綜采工作面自掘通道回撤工藝應(yīng)用效果

目前國(guó)內(nèi)一些煤礦企業(yè)，結(jié)合自身地質(zhì)條件并考慮投資和設(shè)備情況，通過(guò)準(zhǔn)確把握頂板來(lái)壓規(guī)律，掌握準(zhǔn)確的停采時(shí)機(jī)、縮短支護(hù)控頂距離，自然推采形成設(shè)備回撤通道，既安全地完成了綜采工作面的設(shè)備搬家，又大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，效益可觀[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜采工作面自掘回撤通道采用上述支護(hù)技術(shù)，能夠有效控制液壓支架回撤過(guò)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(zhì)條件和周期來(lái)壓步距合理選擇末采時(shí)機(jī)，將壓力盡可能甩到采空區(qū)，減小支架回撤過(guò)程中的頂板壓力，從而保證了支架安全、順利回撤，謹(jǐn)供同行參考。