放頂煤工作面支架快速回撤施工工藝實踐

魏 凱

(山西西山晉興能源有限責(zé)任公司 斜溝煤礦， 山西 呂梁 033600)

隨著礦井采掘銜接的不斷推進，工作面需頻繁安裝、回撤，占用了大量時間，嚴重影響經(jīng)濟效益。為保證礦井安全生產(chǎn)，需對目前工作面回撤方法進行進一步優(yōu)化，合理應(yīng)用預(yù)掘回撤通道垛式支架、干混鋪底及優(yōu)化抽架等施工工序?qū)崿F(xiàn)單向快速搬家倒面，減少回撤準備時間，增加單班回撤支架數(shù)量，提升回撤效率?；诖诵睖厦旱V創(chuàng)造出一種綜放工作面快速回撤的方法。

1 工程概況

1.1 工作面基本情況

斜溝煤礦23114綜放工作面位于21采區(qū)3條上山頂端南側(cè)，西側(cè)為23112采空區(qū)(保護煤柱寬度18～67 m)，南側(cè)為實煤區(qū)，東側(cè)為礦東部邊界，原高家峁煤礦(開采8號煤層，已關(guān)閉)位于工作面東側(cè)礦界外。上部為8號煤層18112采空區(qū)、18114工作面采空區(qū)。煤層平均厚度14.56 m，基本頂中細粒砂巖，平均厚度3.87 m；直接頂砂質(zhì)泥巖，平均厚度2.22 m；直接底泥巖，平均厚度5.65 m，基本底灰?guī)r，平均厚度2 m.

1.2 預(yù)掘回撤通道

預(yù)掘回撤通道(原運輸通道)布置在工作面的北側(cè)，沿13#煤底板布置，與材料巷、皮帶巷垂直，全長250 m(平距中對中)。巷道掘進斷面為矩形，寬4.5 m，高3.8 m，采用錨桿、錨索、鋼帶、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護。撤架路線示意圖見圖1.

圖1 撤架路線示意圖

2 快速回撤施工工藝

2.1 垛式支架的選型

為滿足工作面收尾期間周期來壓時支護強度和快速回撤的需要，23114工作面收尾期間使用雙排垛式支架邁步式沿通道方向?qū)爻吠ǖ理敯暹M行支護。

垛式支架工作阻力應(yīng)與工作面放頂煤支架相同，即垛式支架的工作阻力為18 000 kN. 考慮礦井上、下水平開采煤層采高(8#煤采高4.5 m，13#煤采高3.8 m)，因此垛式支架最大支撐高度選取為5.5 m，最小支撐高度選取為2.5 m. 垛式支架參數(shù)見表1.

表1 垛式支架參數(shù)表

同時，回撤通道寬度4.5 m，為保證雙排支架能夠邁步式支護，因此垛式支架寬度選取為1.5 m左右，長度選取為6 m.

2.2 回撤通道硬化

C30混凝土鋪底與干混鋪底技術(shù)對比見表2，干混鋪底工藝流程簡單，不需要養(yǎng)護時間。回撤通道原設(shè)計鋪設(shè)200 mm厚度的C30混凝土，經(jīng)優(yōu)化后采用干混鋪底。

表2 技術(shù)參數(shù)對比表

2.3 支架回撤

23114綜放工作面回撤支架共計204架,其中中間架141臺、過渡支架8臺、垛式支架55臺。回撤方式為單通道回撤，從機頭向機尾單頭逐架回撤。擺掩護架前，首先撤走支護在靠待撤支架前的一排垛架，在支架回撤期間，逐臺撤出影響支架調(diào)向的靠煤幫側(cè)支護的一排垛架。

2.3.1 撤架開口

1) 使用WJ-10FB多功能鏟運車將1#、2#、3#支架的推移梁用大鏈進行聯(lián)接，配合支架抬底自行至回撤通道內(nèi)，利用調(diào)向絞車(13#支架處)調(diào)向后由WC60Y支架車搬運車運輸升井出坑，并及時在每個支架空位處支設(shè)2個“井”字木垛。

2) 使用d22 mm的錨鏈及專用連接環(huán)將4#支架框架與撤架絞車鋼絲繩繩套套拴牢后進行支架調(diào)向平行于回撤通道內(nèi)。用單體將4#支架調(diào)向至距1#垛架500 mm,支架的前梁與1#垛架頂梁對齊后升起達到初撐力[1].

3) 工作面撤架開口完成。4#支架作為主掩護架，1#垛架作為副掩護架。撤架開口示意圖見圖2.

圖2 撤架開口示意圖

2.3.2 正常順序回撤支架

1) 按順序回撤5#支架?；爻?#支架前使用d22 mm的錨鏈將副掩護頂梁連接孔與導(dǎo)向輪(滑輪)連接好。將鋼絲繩繞過導(dǎo)向輪與6#支架框架連接，利用調(diào)向絞車將支架抽出(6#支架頂梁距離采煤幫500 mm后停止前移)。

2) 掩護支架拉移方法。采用調(diào)向絞車牽引配合支架拉移的方法使掩護支架前移(距離下一個待拆支架頂梁200 mm時停止前移)。

3) 垛式支架回撤。使用WJ-10FB多功能鏟運車將垛架抽出、調(diào)向、裝車出坑。正常順序回撤支架示意圖見圖3.

圖3 正常順序回撤支架示意圖

2.3.3 撤架收口

1) 在剩余149#、148#支架時將主副掩護架拉到位，使用WJ-10FB將149#、148#支架依次前移，至前探梁頂住主掩護架為止。

2) 撤出主掩護架，然后撤出副掩護架，在撤出掩護架的原位支設(shè)木垛加強支護。

3) 依次撤出兩臺支架。撤架收口示意圖見圖4.

圖4 撤架收口示意圖

3 效果分析

23114工作面從2021年9月20日開始回撤，10月18日回撤結(jié)束?？傆?8天回撤204臺支架，平均每天回撤支架近8臺，實現(xiàn)了放頂煤工作面支架快速回撤。

1) 垛式支架的投入，取代了傳統(tǒng)的木垛支護方式，減少了支護材料的使用量，提高了支護效率，同時支護面積大，預(yù)防了漏頂事故的發(fā)生。

2) 回撤通道硬化方案優(yōu)化。使用干混鋪底的方式代替混凝土硬化回撤通道，減少了施工工序，提升了單班硬化距離，減少了養(yǎng)護路面時間，為工作面支架快速回撤創(chuàng)造有利條件。

3) 優(yōu)化抽架方式。在整個工作面支架到回撤過程中，多工序使用防爆無軌膠輪車代替?zhèn)鹘y(tǒng)絞車參與支架的拉移、調(diào)向，為實現(xiàn)工作面支架快速回撤提高設(shè)備保障。

4 結(jié) 語

斜溝煤礦23114工作面通過使用垛式支架、干混鋪底化回撤通道以及多工序使用防爆無軌膠輪車，減少了回撤準備時間，增加了單班回撤支架數(shù)量，提升了回撤效率，實現(xiàn)了放頂煤工作面支架快速安全、可靠回撤。