孤島工作面撤出支架時(shí)的頂板加固及撤出工藝

周艷青

(冀中能源股份有限公司邢東礦，河北 邢臺(tái) 054001)

1 工作面概況

邢東礦11210工作面地面標(biāo)高+55.7～ +57.5m，主采2#煤層標(biāo)高-742.4～ -876.2m，走向長(zhǎng)908m，傾斜長(zhǎng)66.5m，可采面積60341m2。煤層平均厚度4.4m，煤層平均傾角8°，可采儲(chǔ)量33.1萬(wàn)t。11210工作面地面布置在11212和1128兩個(gè)已完成的高水充填工作面中間，1128和11212工作面充填后對(duì)地面變形控制較好，11210工作面采用生產(chǎn)效率高但充填率較低的開放式充填。工作面共布置60臺(tái)ZY5000/25/50型液壓支架，最大控頂距4.48m，最小控頂距3.78m，頂板為Ⅱ級(jí)2類，采空區(qū)頂板隨支架前移自行垮落。

2 末采及撤支架期間施工技術(shù)

11210工作面為孤島工作面，撤架時(shí)頂板破碎、壓力大，同時(shí)機(jī)頭和機(jī)尾附近存在斷層穿過(guò)，加重了工作面破碎程度，必須合理優(yōu)化支護(hù)方式并采取多種措施，保證頂板安全。

2.1 末采期間錨網(wǎng)支護(hù)

2.1.1 錨網(wǎng)支護(hù)位置

11210工作面開始上網(wǎng)上繩位置、擴(kuò)幫線及停采線位置如圖1所示。到達(dá)上網(wǎng)上繩位置處，先上一道引繩，引繩距下一道繩距離3m，以后工作面每推進(jìn)一刀上一道繩，繩距600mm，包括引繩共上14道繩。進(jìn)入上網(wǎng)上繩位置要調(diào)整工作面采高不低于4.0m。從擴(kuò)幫線位置到停采線位置全部進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)。

2.1.2 補(bǔ)打頂錨索加強(qiáng)支護(hù)

11210工作面進(jìn)入停采擴(kuò)幫階段，由于上網(wǎng)上繩處頂板破碎，為保證出架時(shí)頂板安全，對(duì)支架上方頂板加強(qiáng)支護(hù)。由1#架起，每隔2架，在架間補(bǔ)打一組頂錨索，最外一根頂錨索距支架頂梁前沿不小于1m。頂錨索采用Ф21.8×8500mm19股鋼絞線錨索，每孔使用Z2360樹脂錨固劑三卷錨固，配合400×400mm鋼托盤，間距1600mm。具體如圖2所示。

2.1.3 運(yùn)料巷擴(kuò)曲線

工作面機(jī)尾所擴(kuò)曲線半徑為6m，擴(kuò)曲線處錨網(wǎng)支護(hù)方式同停采擴(kuò)幫處。機(jī)尾曲線連接處采用π型鋼加單體聯(lián)合支護(hù)方式，打設(shè)位置如圖3所示。打設(shè)π型鋼(3.2m)時(shí)，一梁兩柱，間距1000mm。打設(shè)單體配合金屬鉸接頂梁，一梁一柱。

圖1 11210工作面末采平面圖（單位：mm）

圖2 11210工作面加強(qiáng)支護(hù)示意圖（單位：mm）

2.1.4 注漿加固

撤架期間，架前頂板破碎、下沉嚴(yán)重，在架前與架間每間隔3m布置注漿眼注化學(xué)漿PN-1。漿液在裂隙內(nèi)擴(kuò)散凝固保證3～4m的固結(jié)厚度，將破碎頂板粘合為整體，改善圍巖結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化圍巖強(qiáng)度，增強(qiáng)圍巖自身承載能力，防止工作面頂板冒落。

圖3 11210工作面運(yùn)料巷擴(kuò)曲線平面圖（單位：mm）

2.2 移架平臺(tái)的設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)工作面支架拆除設(shè)備大多數(shù)都是整體式的，靠多根千斤頂拉拽，不僅體積大，在井下有限的空間內(nèi)難以安裝及移動(dòng)，而且操作起來(lái)不方便。支架整體在本平臺(tái)上拐彎，靠平臺(tái)上一根千斤頂拉拽，鋼絲繩繞過(guò)滑輪，在支架上不同點(diǎn)進(jìn)行拉拽，實(shí)現(xiàn)支架整體在平臺(tái)上轉(zhuǎn)彎。而后平臺(tái)與滑道連接，從而支架可以順利地滑上滑道，達(dá)到支架移動(dòng)的效果。另外本平臺(tái)靠掩護(hù)支架推移桿連接平臺(tái)，靠推移桿的伸縮便可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)自移。

圖4 移架平臺(tái)裝配示意圖

該移架平臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，對(duì)稱可實(shí)現(xiàn)互換性，用于井下支架拆除工作，不僅提高工作效率、安全系數(shù)，而且操作起來(lái)簡(jiǎn)單易懂，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

2.3 工作面整架運(yùn)輸校驗(yàn)

拉整架滑道運(yùn)輸采用JM-14絞車運(yùn)輸，本次只校驗(yàn)最大坡度的鋼絲繩和絞車，即從工作面機(jī)頭到機(jī)尾，運(yùn)輸距離90m，最大坡度為6°，使用鋼絲繩型號(hào)：6×19S+FC-26（直徑為26mm，最小破斷拉力485.46kN，重量Gs=2.74kg/m），液壓支架單重22787kg。

P=ω g（sinα+f1cosα）+qLg（sinβ+f2cosβ）

式中：

P-鋼絲繩最大凈張力，N；

ω-載重質(zhì)量，kg；

α-斜坡中產(chǎn)生最大拉力處的傾角，取最大傾角6°；

f1-支架在軌道上運(yùn)行時(shí)的阻力系數(shù)，整體滑道運(yùn)輸取0.15；

q-鋼絲繩單位長(zhǎng)度所受重力，N/m；

L-鋼絲繩長(zhǎng)度，m；

β-平均坡度，取6°；

f2-鋼絲繩運(yùn)行時(shí)阻力系數(shù)，取0.15。

P=22787×9.8×(sin6°+0.15cos6°)+2.74×9.8×90×(sin6°+0.15cos6°)

≈56206.5N≈56.2kN。

絞車最大牽引力140kN＞56.2kN，符合要求。

鋼絲繩破斷力安全系數(shù)M=485.46/56.2=8.6＞6.5，符合要求。

2.4 撤架工藝

使用移架平臺(tái)撤出支架施工順序：就位2架掩護(hù)架—就位出架平臺(tái)—將液壓支架鄰架操作改為本架操作—收護(hù)幫、降架操作—就位平臺(tái)出架—絞車拖拽支架上滑道。

出架過(guò)程中，每出6架排一個(gè)木垛加強(qiáng)支護(hù)，防止頂板垮落傷人，排木垛位置為掩護(hù)架側(cè)后方。木垛規(guī)格為：具體高度以接頂為準(zhǔn)，板梁規(guī)格型號(hào)為2400mm×180mm，木垛間距為9m，排木垛期間，必須有專人負(fù)責(zé)觀察已出架側(cè)頂板，人員排木垛時(shí)，要迅速有序，以最快速度排成木垛，一旦發(fā)現(xiàn)頂板有垮落征兆，人員必須立即撤出。

圖5 撤架工藝示意圖

3 結(jié)論

（1）末采時(shí)期頂板采用錨桿與錨索聯(lián)合支護(hù)增加了圍巖自承能力，注化學(xué)漿提高了工作面頂板巖石整體性。

（2）采用掩護(hù)支架增強(qiáng)撤架區(qū)域支護(hù)強(qiáng)度，提高了安全系數(shù)[3]，出架后排木垛加強(qiáng)支護(hù)，有效防止頂板冒落。

（3）移架平臺(tái)的使用使整體出架工作非常順利，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，且安全高效。