綜采面回撤通道設(shè)計(jì)及末采貫通控制

錢偉東，李瑞群

（神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦，陜西 神木 719315）

0 引言

神東礦區(qū)在綜采工作面安裝回撤時(shí)普遍采用了無(wú)軌膠輪化快速搬家倒面技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用大大縮短了綜采工作面搬家倒面的時(shí)間，提高了搬家效率，保證了礦井的安全高效生產(chǎn)。無(wú)軌膠輪化搬家倒面技術(shù)的施工效率主要受到綜采工作面末采巷道設(shè)計(jì)是否合理、貫通質(zhì)量好壞、貫通時(shí)工作面礦壓情況等諸多因素的影響，如果綜采面貫通質(zhì)量不好，貫通后綜采工作面頂?shù)装迮c回撤通道頂?shù)装辶粲信_(tái)階，將會(huì)對(duì)綜采工作面設(shè)備的回撤造成困難。此外，如果貫通后綜采工作面礦壓很大，設(shè)備的回撤同樣十分困難，甚至還有可能發(fā)生頂板事故［1］。因此提高綜采面的回撤速度就必須在回撤巷道設(shè)計(jì)和綜采面末采貫通質(zhì)量上及時(shí)采取措施，為此，對(duì)基于提升無(wú)軌膠輪化回撤速度的綜采面末采貫通控制方法進(jìn)行介紹。

1 綜采工作面回撤通道的設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步提升綜采面回撤速度，為綜采面的回撤創(chuàng)造便利條件，神東煤炭集團(tuán)探索出通過在綜采工作面停采線位置處提前設(shè)置回撤通道與回撤輔巷的設(shè)計(jì)，并通過多聯(lián)巷相互溝通、聯(lián)絡(luò)，從而增加設(shè)備回撤的通道，現(xiàn)對(duì)回撤輔巷和聯(lián)巷的設(shè)計(jì)以及回撤巷道的支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行介紹。

1.1 回撤通道、回撤輔巷及聯(lián)巷設(shè)計(jì)

所謂回撤通道，是指綜采工作面回采完畢停采后，為確保工作面綜采設(shè)備的安全、順利回撤而提前預(yù)留的回撤空間。其主要作用是確保回撤綜采工作面設(shè)備時(shí)有足夠的回撤空間，而回撤輔巷的設(shè)計(jì)則是為了能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)平行作業(yè)，通過各個(gè)聯(lián)巷作為通道來快速回撤工作面設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備多頭回撤，這種設(shè)計(jì)最大限度地加快了綜采面設(shè)備的回撤速度。綜采工作面回撤通道、回撤輔巷及聯(lián)巷設(shè)計(jì)平面示意圖如圖1所示。

圖1 綜采工作面回撤通道、回撤輔巷及聯(lián)巷設(shè)計(jì)平面示意圖

1.2 回撤通道的尺寸及支護(hù)參數(shù)

回撤通道尺寸：回撤通道的斷面尺寸設(shè)計(jì)也是制約快速搬家倒面的重要因素之一，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和神東礦區(qū)目前所使用支架的幾何尺寸，確定了不同采高綜采工作面回撤通道的合理尺寸，最大采高為7 m的綜采工作面，回撤通道凈高控制在5.1 m為宜；最大采高為5 m的綜采工作面，回撤通道凈高控制在3.8 m為宜；采高為4.5 m的綜采工作面，回撤通道凈高控制在3.5 m；而最大采高為3.5 m的綜采工作面，回撤通道凈高控制在3 m即可。7 m采高綜采工作面回撤通道寬度達(dá)到6.8 m，5 m采高綜采工作面回撤通道寬度一般為5.4 m，4.5 m和3.5 m采高綜采工作面的回撤通道寬度為5 m。工作面采高與回撤通道斷面尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見表1。

合理的回撤通道高度，一方面可以增加支架的有效行程，使工作面具有良好的回撤空間，可以將回撤過程中支架因增阻而造成的活柱下縮量控制在一定的范圍內(nèi)，從而確保液壓支架有足夠的活柱行程，使回撤的液壓支架可以在鄰架下順利通過，從而加快了設(shè)備回撤的速度；另一方面合理的回撤通道的高度可以提高液壓支架的支護(hù)效率。通常情況下，在最大高度的83%時(shí)支護(hù)效率最大，特別對(duì)于大采高支架，當(dāng)支架處于3.6 m以下時(shí)，支架的支護(hù)效率大大降低，從而也大大降低了“煤壁—通道聯(lián)合支護(hù)—支架—采空區(qū)”整個(gè)大支護(hù)系統(tǒng)的支護(hù)能力。

表1 綜采面采高與回撤通道高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

回撤通道掘進(jìn)期間支護(hù)參數(shù)：回撤通道支護(hù)強(qiáng)度的選擇合理與否，也直接關(guān)系到綜采面回撤工作的安全和速度。神東煤炭集團(tuán)目前回撤通道支護(hù)普遍采用“錨網(wǎng)索”聯(lián)合支護(hù)的方式?；爻吠ǖ理斿^索采用φ22 mm×8 000 mm或φ17.8 mm×8 000 mm+W型鋼帶支護(hù)，錨索排距1.2 m，頂錨桿采用φ18 mm×2 100 mm圓鋼錨桿，排距1 m；金屬網(wǎng)采用網(wǎng)孔為45 mm×45 mm的菱形金屬網(wǎng)，8#鐵絲編織，靠近工作面采通側(cè)采用雙層網(wǎng)支護(hù)，金屬網(wǎng)錯(cuò)茬200 mm搭接，連接扣間距不得超過200 mm，每扣不得少于3圈，錨桿間排距均為1 m。回撤通道正幫采用φ22 mm×2 000 mm玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)片支護(hù)，錨桿排距1 m。回撤通道副幫采用φ18 mm×1 800 mm金屬錨桿+菱形金屬網(wǎng)支護(hù)，錨桿排距同樣為1 m?；爻吠ǖ乐ёo(hù)斷面圖如圖2所示。

圖2 回撤通道支護(hù)斷面圖

回撤通道內(nèi)的垛式支架支護(hù)：回撤通道內(nèi)除了要進(jìn)行常規(guī)的錨網(wǎng)索支護(hù)外，在距離末采貫通剩余約300 m時(shí)，還要在回撤通道內(nèi)放置垛架進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，以5 m采高的綜采面為例，回撤通道內(nèi)放置2排垛架，垛架放置盡量避開錨索位置，防止錨索鎖具被壓壞導(dǎo)致錨索失效，排與排之間間隔300 mm，回撤通道內(nèi)垛式支架的工作阻力通常選取12 000 kN或者15 000 kN，回撤通道內(nèi)垛架支護(hù)示意圖如圖3所示。為了進(jìn)一步保證支護(hù)效果，回撤通道內(nèi)垛架的工作阻力也在不斷增大，目前工作阻力有18 000 kN和25 000 kN，進(jìn)一步保證了頂板安全。

2 綜采面貫通前的調(diào)壓措施

圖3 回撤通道內(nèi)垛架支護(hù)示意圖

綜采工作面周期來壓的位置和來壓強(qiáng)度也是直接影響綜采設(shè)備回撤的重要條件，能否通過人為調(diào)節(jié)的方法有效地控制周期來壓的位置和強(qiáng)度，是決定能否實(shí)現(xiàn)快速安全回撤的重要影響因素。為解決該技術(shù)難題，大柳塔煤礦通過詳細(xì)的礦壓觀測(cè)和試驗(yàn)，通過現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)總結(jié)，形成了綜采工作面“調(diào)整壓力”的礦壓控制方法，使末采貫通時(shí)綜采工作面在關(guān)鍵位置避開周期來壓，從而保證貫通回撤期間的頂板安全，為綜采工作面快速回撤創(chuàng)造良好條件。具體做法是在距離回撤通道200 m時(shí)通過調(diào)整工作面的推進(jìn)速度來調(diào)整壓力，改變工作面的周期來壓步距，從而使貫通位置工作面躲開周期來壓［2-4］。

以大柳塔煤礦活雞兔井12207綜采工作面的回采為例，在距回撤通道35 m左右時(shí)，工作面發(fā)生一次周期來壓，來壓期間綜采工作面45#～80#液壓支架的安全閥全部開啟，壓力值達(dá)到47 MPa；在工作面回采至距回撤通道31.5 m時(shí)，因工作面設(shè)備故障而造成停產(chǎn)24 h，導(dǎo)致周期來壓步距有所變化，重新生產(chǎn)后，通過采取加快工作面推進(jìn)速度等手段，并保持工作面采高在3.6 m左右，使周期來壓步距得到了有效控制，在回采結(jié)束前距回撤通道6 m左右時(shí)迎來了最后一次周期來壓，從而在工作面貫通時(shí)壓力得到了充分釋放，工作面在貫通后無(wú)壓力顯現(xiàn)。

3 末采貫通質(zhì)量控制

末采貫通期間綜采工作面工程質(zhì)量的好壞也是直接影響設(shè)備回撤速度的主要因素之一，區(qū)隊(duì)在末采貫通期間應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工程質(zhì)量的保證措施［5-9］。工作面末采期間，讓有經(jīng)驗(yàn)的采煤機(jī)司機(jī)和支架工上崗，保證工程質(zhì)量。在末采貫通前，回撤通道正幫施工水平的貫通標(biāo)識(shí)孔，孔的深度通常為10 m，孔間距5 m，孔徑90 mm，鉆孔高度距底板2.1 m，煤機(jī)司機(jī)在末采割煤期間以貫通標(biāo)識(shí)孔作為基準(zhǔn)進(jìn)行控制。地測(cè)站提前測(cè)量回撤通道底板高程，當(dāng)工作面距停采線50 m時(shí)，地測(cè)站每日測(cè)量工作面底板并與主回撤通道底板高程對(duì)比，將數(shù)據(jù)提供給綜采隊(duì)，煤機(jī)司機(jī)根據(jù)測(cè)量高程情況及時(shí)調(diào)整工作面。底板控制以通道內(nèi)預(yù)設(shè)的反光標(biāo)識(shí)為參照，保證工作面底板與通道底板持平，或者可以稍高于通道底板，但高度必須控制在200 mm以內(nèi)。在距回撤通道20 m時(shí)就嚴(yán)格控制綜采工作面上、下兩巷的進(jìn)刀量，同時(shí)要確保工作面煤壁的平直，通過合理調(diào)整采煤機(jī)截深來實(shí)現(xiàn)工作面與回撤通道保持平行這一目的。工作面嚴(yán)格執(zhí)行沿底回采，保證好底板平整?？刂凭C采面貫通質(zhì)量最簡(jiǎn)單的方法就是把煤層底板作為標(biāo)志層，沿底板回采，控制采高，進(jìn)而確保貫通質(zhì)量。在調(diào)整工作面底板過程中，采煤機(jī)司機(jī)必須嚴(yán)格控制抬、臥底量，每次抬、臥底量不得大于100 mm，并按照?qǐng)?zhí)行提（臥）一刀，平一刀的要求，嚴(yán)禁大提或大臥現(xiàn)象的發(fā)生。嚴(yán)格執(zhí)行跟機(jī)拉架，拉架滯后采煤機(jī)前滾筒不超過3架，保證及時(shí)支護(hù)頂板。對(duì)于斷面距大的區(qū)域及時(shí)拉出超前架，杜絕發(fā)生冒頂事故。貫通后掃頂工作要做好，保證工作面頂板和通道頂板持平，偏差不得超過200 mm。拉架過程中及時(shí)調(diào)整架型，保證架型良好，支架成一條直線。

4 結(jié)語(yǔ)

通過采取增加設(shè)計(jì)回撤輔巷和聯(lián)巷、保證回撤通道的支護(hù)強(qiáng)度、避開周期來壓和保證回撤通道貫通質(zhì)量等綜合措施的實(shí)施，有效保證了綜采工作面貫通質(zhì)量，為綜采工作面回撤創(chuàng)造了良好的條件，提高了綜采面的回撤速度，也保證了礦井的高產(chǎn)高效。