复杂条件下综采工作面回撤施工技术研究

[摘 要]介绍了综采工作面液压支架压死、瓦斯大以及受下部工作面回采影响等复杂条件下，制定合理的出架路线施工方案、支架回收施工工艺优化以及创新劳动组织，实现了工作面设备安全、高效、快速的回撤，对类似复杂条件下设备回撤具有一定的指导借鉴意义。

[关键词]综采工作面；液压支架压死；设备回撤

中图分类号：TD822.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0008-02

自从回采工作面实现综合机械化开采工艺起，综采设备回撤技术研究也随之发展起来。淮北矿业集团临涣矿年生产能力2.52Mt/a，主采煤种为焦煤，临涣矿区地质条件极为复杂，各采区均受断层、构造影响，同时煤层均具有煤与瓦斯突出危险性，回采工作面储量多为30万吨以下，每年搬家次数8-13次。由于地质条件限制同时综采工作面设备庞大，设备回撤工程量大、工期长，如何快速的回撤综采工作面设备已成为影响临涣矿产量和安全生产的重要因素之一。结合Ⅱ923工作面实际情况，制定回撤方案，实现了工作面安全快速回撤。

1 工作面概况

1.1 工作面地质概况

Ⅱ923工作面位于临涣矿Ⅱ2采区，标高为-452.8～-501.2m，倾角6°～16°，平均11°。煤厚1.5～3.9m，平均2.68m。本工作面无伪顶，直接顶为3.43～6.12m的深灰色易碎的泥岩，基本顶为4.85～8.66m的以石英长石为主硅泥质胶结的的细砂岩。直接底为6.5～11.6m的灰色泥岩，老底为3.19～9.85m的灰白色铝质泥岩。

1.2 工作面回撤概况

Ⅱ923工作面上口铺设拖架滑道至风巷装车平台，支架在装车平台装车，整架向外运输。工作面需要拆除液压支架、煤机、运输机等设备。回收设备具体参数如表1所示。

综采设备拆除顺序：工作面刮板机机尾部分链条中部槽采煤机工作面刮板机中部槽及机头部分液压支架。工作面刮板机、采煤机、液压支架等回收运输路线：Ⅱ923切眼Ⅱ923里风巷Ⅱ923外风巷Ⅱ923风联巷拆除硐室Ⅱ2二阶段车场Ⅱ2运输上山Ⅱ2运输大巷副井地面。

1.3 复杂回撤工程背景

Ⅱ923工作面4月20日开始铺网至4月30日结束，铺网时由于顶板破碎同时受1021采动影响，回采期间未能控制好工作面采高，造成工作面使大棚期间第70-120架范围内支架强行挑顶，该段支架平衡油缸全部伸出，支架顶梁与工作面顶板呈线接触，支架立柱倾斜角度较大，支护强度不足。

与此同时，受下部1021工作面回采影响，Ⅱ923工作面内第50-152架收作通道底鼓、顶板下沉，其中第70-120架压死架，风巷底鼓、巷道变形严重（变形速率平均39mm/d，最大69mm/d），为后期支架拆除留下隐患。基于此工程背景条件，研究并实施了一系列的技术措施保障了Ⅱ923工作面的安全高效回撤。

2 回撤前准备工作

2.1 出架路线整改方案

在Ⅱ923工作面出架路线整改施工前，针对该工作面拆除期间有可能遇到的情况进行分析，结合现场实际情况，制定出架路线整改方案：Ⅱ2二中车场-组装硐室-Ⅱ923材斜段采用蓄电瓶电机车运输，风巷外段（长600m最大倾角20°）采用SQ-120/132B型无极绳绞车运输，风巷绞车运输最大物件是ZY6800/17/36型液压支架，在切眼上口安装一台JH-30型回绞运输；切眼上口至装车平台（位于工作面上出口向外120m处，后因巷道变形影响又向外挪移60m）铺滑道，采用JH-30型回绞运输；装架平台向外300米由于巷道起伏较大采用两台JDSB-19型回绞运输进行对拉；切眼调架采用采用JH-20型回绞。

2.2 巷道修复及顶板支护

1021工作面4月1日开始初放，至Ⅱ923工作面铺网结束时回采至J9点前0m，且0点前10m，如图一所示。根据矿压监测分析，当1021回采至距Ⅱ923正下方时，矿压开始显现，回采至5-10m显现最为强烈，回采过18-22m时趋于稳定。

2.2.1 对风巷进行修复，卧底确保巷道高度不小于2.2m，刷帮确保宽度不小于2.6m，修复后先对上出口向外80m范围内巷道利用DWX31.5型单体配合工字钢梁在U型棚棚档架设一梁四柱走向棚加强支护，1021回采线前10m和滞后1021回采线20m范围巷道U型棚棚档加补一排一梁四柱走向棚加强支o，Ⅱ923风巷超前1021工作面回采线10m进行架设挑棚加固；上出口向外300m巷道U型卡必须采取防崩措施；沿机巷下帮煤柱内间距8-10m架设木垛[1]，木垛选用道木架设。

2.2.2 切眼上出口顶板利用Φ17.8×10000mm锚索配合4m长工字钢梁打三排锚索桁架梁补强支护[2]。

2.2.3 切眼上口绞车窝利用DW45-200/110LX型单体配合3m长工字钢梁架设一梁四柱走向棚加强支护顶板，走向棚棚距500mm。绞车窝内顶板沿倾向打两排锚索锚索桁架梁补强支护。

2.3 通风和防火管理

机、风巷均安装2×30KW局扇【数量为两台（一主一备），风筒直径为800mm】，风筒接入距离迎头≯3m处，支架回收期间采用全风压通风与局部通风相结合[3]的通风方式法。

安装注氮管路至采空区进行注氮[4]防止综采工作面回撤期间采空区自燃发火。

2.4 整改方案劳动组织

出架路线整改共有三个单位参与施工，综采二区负责工作面上出口至风巷超前煤壁20米范围内整改工作；修护二区负责风巷范围内整改工作；修护一区负责组装硐室向里至风联巷范围内整改工作，均“三八制”作业。施工前，矿多次组织召开协调会，对各单位责任范围及工期节点进行细化分工，每天早会和晚会进行考核兑现。各单位本着安全第一、质量为本的原则，在作业环境复杂、工期紧张的情况下，严格按措施要求施工，抓住工期节点，严细劳动组织，密切配合，8日内安全的完成了出架路线整改工作，为工作面拆除创造了良好的条件。

3 回撤施工工艺

3.1 施工方法

①先扒第2架（同时第1、3架调向），出架后及时在出架空间，用1.0m（1.2m）铰接顶梁配DWX3.15单体支柱架设“一梁一柱”走向棚，排距0.75m，维护出架空间顶板，逐步将第1、3架调向直至第1、3架平行煤壁，用第1、3架做为掩护支架；用绞车拉掩护支架，先拉煤壁侧掩护支架，后拉老塘侧掩护支架。拉架前，对掩护架后侧进行托棚等临时性管理，以确保顶板不冒不漏。

②根据现场条件，每隔5m用不少于2.0m厚150mm的长半圆木等木料打一个“#”型木垛（顶板破碎处，适当缩小木垛间距或联体木垛；顶板悬顶不落架设联体木垛加强维护顶板，防止顶板大面积垮落），以保留通风通道，同时确保原先打在掩护架煤壁侧顺山棚滞后掩护架不少于3m，将单体支柱升足劲，最后拉老塘侧掩护支架。

③支架移出后，根据现场情况，在出架空间支设“一梁一柱”走向棚，排距0.75m。每排走向2m至4m，倾斜保持6排，见6回2，超过6排时老塘侧走向棚及时回收垮落。

④支架回撤后进行留巷。用圆木在一面平木料老塘侧距端头300mm处支设一根点柱，再用圆木替掉煤壁侧单体支柱，然后在距煤壁侧圆木800～1000mm处再用圆木支设一根点柱，所有支设圆木必须迎山有劲，不实处用木楔打上劲并拴齐拴牢防倒绳，形成一梁三柱留巷木棚。留巷木棚梁为长3200mm、厚度≮180mm的一面平木料，柱为长2400mm（根据实际情况更换长短木料）、直径≮200mm的圆木。留巷时，煤壁侧不得小于800mm宽度和1800mm高度，确保正常通风，留巷严禁行人，两端挂好警戒网。

⑤自待回撤支架处大棚木梁下方向下架设一排“一梁一柱”倾向挑棚用于加强支柱，挑棚距掩护支架500mm。挑棚梁采用DHJA-1000型铰接顶梁，柱用DWX3.15型单体支柱。挑棚见8回2，待留巷完毕后及时挪移。Ⅱ923工作面支架回撤顶板管理示意图如图2所示。

3.2 施工劳动组织

拆除工程由安拆公司袁庄项目部辅助施工，该项目部进行安拆工程时均采用两班制作业，因Ⅱ923工作面拆除工程情况特殊，在与安拆公司沟通后，安拆公司调拨35人充实袁庄项目部施工人员，实行“三八制”作业，打破了常规的早、中班施工的传统。矿方严格制定了职能科室跟班制度，安监、技术、安全生产信息中心等职能单位抽调专职人员在拆除期间跟班，跟班人员严格按照“同上同下、现场交接”的原则，严把安全质量关，做好协调、监督工作，保证了工作面的安全拆除。

3.3 施工注意事项

1、留巷期间替换煤壁侧单体时易造成煤帮松动窜货，不利用煤壁和顶板管理，建议铺网使大棚期间煤壁侧背帮时即采用直径≮200mm的圆木；

2、上出口向外巷道套棚初期采用木梁套棚，因材质强度不够，大部分木梁在拆除期间发生折断、损坏的情况，建议对U型棚巷道套棚时尽量套工字钢棚，既能增加支护强度，后期还可进行回收；

3、受条件、工期等因素制约，风巷沿途个别绞车窝施工宽度不足，巷道变形后挤压绞车，有一定安全隐患，建议在施工绞车窝时必须按措施要求尺寸施工，留有足够的安全空间；

4、拆除初期，工作面上出口向外120m范围内铺设滑道（4股24Kg/m钢轨配合道木），支架在滑道上移动容易发生跑偏等情况，在滑道两侧安装工字钢梁作为导向装置[5]有效解决了此类问题。

5、拆除期间，因风巷受压变形严重，期间多次停工整改，安排修护二区、安拆公司等单位对巷道底鼓变形严重的地段进行卧底、调道、套棚、撕帮扩棚，挪移装车平台、绞车等工作，对工作面拆除造成较大影响。建议在工作面出架路线整改准备期间，必须严格按措施要求施工，严格验收标准，提高整改质量，减少对拆除工作的影响因素；

6、拆除期间，对工作面部分压死架的支架采用在支架底座下方爆破的方式进行拆除[6]，增加了支架拆除的难度，建议工作面铺网、使大棚期间要严格按措施要求控制好采高，同时注意调整支架状态，确保支架顶梁与顶板呈面接触状态，支架支护强度满足要求，杜绝压死架等情况出现；

7、工作面拆除期间，支架回撤后老塘侧支护采用铰接顶梁配合单体支柱在出架空间支设“一梁一柱”走向棚，以及留巷前架设“一梁一柱”走向棚加强支护的方法，较以往使用π型梁配合单体支柱支护的情况具有操作简便、支护效果良好的优点，建议在以后的拆除工程中推V使用。

4 结语

Ⅱ923工作面回撤期间，工作面铺网影响支架支护强度不足以及受1021工作面采动影响，Ⅱ923工作面回撤难度增加。通过对出架路线整改、施工工艺方法控制以及对各施工过程的劳动组织，辅以矿压观测等综合的技术措施，使Ⅱ923工作面自5月26日安拆公司袁庄项目部开始工作面拆除工作自7月11日工作面设备拆除完毕，拆除工期历时46天。在回撤过程中，没有出现冒顶、漏矸等情况，实现了Ⅱ923工作面设备安全、优质、高效、快速的回撤。

参考文献

[1] 高巍，周心权，王伟.孤岛工作面两巷动压区的综合治理[J].中国西部科技，2006（11）：16-17.

[2] 郭相平.强力锚索支护在大采高孤岛工作面巷道中的应用[J].煤炭科学技术，2011，39（11）：36-39.

[3] 白彦龙，周中立，曲松科.高瓦斯综采工作面回撤期间瓦斯治理研究[J].煤炭技术，2014，33（9）：65-67.

[4] 马魁，王德民，刘金龙.应用注氮技术预防易燃煤层综采工作面回撤期间采空区自然发火[J].煤矿安全，2008，39（1）：45-47.

[5] 刘官虎，周仕来，黄海浪.煤矿自制滑道在综采面支架回撤与安装中的应用[J].煤炭技术，2015，34（8）.

[6] 张进军，张红卫，张永涛，卓青松.大采高综放工作面支架压死原因及处理方法[J].煤矿安全，2014，45（6）：188-191.