不規(guī)則工作面補巷縮面工藝研究應用

李慧斐

（霍州煤電集團安澤能源有限責任公司，山西 臨汾 041000）

1 概述

霍州煤電集團晉北煤業(yè)有限責任公司407 回采工作面位于四采區(qū)左翼，東北部與原牛泥煤礦2006-2008 采空區(qū)相鄰，南部以斷層H=30～60 m ∠75°保安煤柱為界，正西與5上#-402 工作面相鄰，北部與補10 鉆孔相鄰。407 工作面傾斜長度200 m，走向長度780 m，工作面所采煤層為5上#煤層，煤層厚度2.1～7.5 m，平均厚度4.5 m。5上#煤（巖）層賦存相對穩(wěn)定，區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育。工作面煤層為北高南低的單斜構(gòu)造，煤層走向為N78°E，傾向為NS，煤層傾角1°～17°。

407 工作面運輸（4071 巷）、回風順槽（4072 巷）分別從四采區(qū)軌道巷、皮帶巷開口施工，受工作面東部F6斷層影響，工作面布置成“刀把”不規(guī)則形狀，即4072 巷掘進207 m 后按126°方位角拐彎掘進，斜巷掘進長度為127 m，掘進到位后繼續(xù)按設(shè)計方位角掘進，直至與切巷貫通。晉北煤礦407 工作面平面布置示意圖如圖1 所示。

圖1 晉北煤礦407 工作面平面布置示意圖

2 通?？s面回采工藝及問題分析

2.1 工作面設(shè)計回采工藝

（1）407 工作面采用后退式機械化一次性采全高回采工藝，安裝端頭支架兩架（ZTZ10000/25/38）、過渡支架四架（ZZG10000/20/38）、中間支架110架（ZZ10000/20/38）。工作面采用SL300采煤機割煤，采用SGZ1000/1500 刮板輸送機、SZZ1200/400 轉(zhuǎn)載機以及DSJ120/200/3×400帶式輸送機聯(lián)合運煤。

（2）407 工作面在 302～780 m 段回采長度為200 m，工作面回采至302 m 處時受斷層影響工作面長度逐漸縮短，回采至212 m 處時工作面回采長度為113 m。工作面縮面采用機尾撤架回采方式，工作面每推進2 m，從機尾處回撤一架液壓支架。

（3）撤架前在機尾處施工一個機組硐室，硐室長度為30 m，深度為1.5 m。首先將機尾處刮板輸送機推移至機組硐室內(nèi)，然后拆除機尾及刮板槽，從后尾部依次撤架，當端頭支架撤出后，過渡支架作為端頭架，并在端頭處支設(shè)單體液壓支柱及木垛加強支護。依次類推直至工作面縮面到位。

2.2 主要存在的問題

（1）機尾部支護強度不足。采用傳統(tǒng)機尾撤架法進行縮面時，先回撤機尾處端頭支架，機尾三角帶處壓力大，端頭支架回撤后中間支架支護強度不足，導致三角帶處頂板出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，端頭處頂板維護難度大，不利于縮面回采安全。

（2）尾部撤架難度大。采用尾部進行撤架時，需對尾部進行搬角施工，施工難度大，工程量大。而且回風順槽存在一段長度為127 m 斜巷，支架在斜巷處調(diào)向回撤難度大，不利于支架回撤安全。

（3）縮面周期長。根據(jù)技術(shù)科設(shè)計，工作面在縮面期間每推進2.0 m 需回撤一架支架，每次回撤支架時需拆除輸送機機頭及刮板，回撤后需重新對接，回撤工序相對復雜，工作面縮面周期長。

3 補巷縮面回采工藝

3.1 補巷施工工藝

（1）工作面回采至縮面位置時，工作面停止回采并調(diào)整工作面?zhèn)涡?，及時清理工作面內(nèi)浮煤，并確保工作面煤壁平直，液壓支架支護到位。

（2）首先從4072 巷拐彎處向工作面垂直施工一條補巷，補巷設(shè)計長度為90 m，巷道寬度為3.5 m，高度為4.5 m，巷道沿5上#煤層頂?shù)装迤叫芯蜻M。

（3）補巷采用全斷面光面爆破施工工藝，全斷面共計施工52 個爆破孔，其中掏槽孔6 個，輔助孔24 個，周邊孔22 個。掏槽孔孔深為1.8 m，其他孔深為1.6 m，采用礦用3#乳化炸藥以及三段毫秒延期電雷管起爆。

（4）補巷頂板采用錨桿、組合錨索、鋼帶、金屬網(wǎng)進行聯(lián)合支護，每排布置4 根錨桿，錨桿長度2.5 m，錨桿與鋼帶配套使用，鋼帶長度為3.2 m，錨桿間排距為1.0 m，頂板每3.0 m 施工兩組組合錨索，組合錨索間距為1.5 m。巷幫采用塑料網(wǎng)、玻璃鋼錨桿聯(lián)合支護，共計四排護幫，護幫間排距1.0 m，玻璃鋼錨桿長度為2.0 m。

3.2 支架回撤工藝

（1）補巷施工完后，在補巷內(nèi)、工作面機頭機尾處各安裝一部雙速絞車，補巷內(nèi)雙速絞車距工作面間距為40 m，每部絞車采用一車四錨固定方式。

（2）對工作面刮板輸送機結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，拆除補巷口兩節(jié)中部溜槽，安裝兩節(jié)活動式溜槽，該溜槽與兩側(cè)原溜槽卡扣式連接。

（3）工作面縮面回采需進行支架回撤時，最后一刀割煤后停止推移刮板輸送機，將支架前移到位，保證刮板輸送機與煤壁間預留0.5～1.0 m 間隙。

（4）用補巷內(nèi)雙速絞車將活動式溜槽拉至工作面煤壁處，然后采用絞車將補巷口正對中部液壓支架拉至補巷內(nèi)。407 工作面補巷縮面回采工藝平面布置示意圖如圖2 所示。

（5）撤出支架后及時采用機頭、機尾兩部雙速絞車將斷開支架進行對接安裝，支架安裝后及時將活動式溜槽拉至工作面進行對接，以此類推直至工作面縮面到位。

圖2 407 工作面補巷縮面回采工藝平面布置示意圖

3.3 補巷縮面回采工藝優(yōu)點

（1）提高了縮面支架回撤安全。采用補巷法進行工作面縮面回撤時，主要回撤工作面中間支架，保留原機尾處端頭支架，解決了傳統(tǒng)縮面回撤時端頭支架回撤后支護強度不足、機尾處頂板維護難度大等技術(shù)難題，保證了工作面支架回撤安全。

（2）縮短了支架回撤周期。對工作面刮板輸送機結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，工作面每班可進行一次支架回撤，每次回撤時間為2.5 h，與傳統(tǒng)縮面回撤工藝相比，單支架回撤時間可縮短3.7 h。

（3）減少了設(shè)備安裝數(shù)量。采用補巷法進行縮面回撤時，僅需在工作面安裝多部雙速絞車即可，與傳統(tǒng)回撤工藝相比，減少支架車、平板車等設(shè)備數(shù)量。通過對刮板輸送機安裝活動式溜槽，減少了輸送機機尾拆卸次數(shù)，提高了刮板輸送機使用壽命。

4 應用效果

2019 年7 月21 日407 工作面回采至縮面位置，至8 月10 日工作面已縮面到位，回撤周期為18 d，共計回撤中間支架45 架，縮面期間平均回采進度為5.5 m/d。與傳統(tǒng)尾部支架回撤工藝相比，縮面回撤周期縮短14 d，回采進度提高2.2 m/d，而且采用補巷法進行支架回撤期間，工作面未發(fā)生頂板、機電事故，保證了工作面縮面回采安全，取得了顯著應用成效。