經(jīng)坊煤礦3-508工作面快速回撤技術(shù)的實踐

韓秀光

（山煤國際能源集團股份有限公司煤業(yè)分公司，山西 太原 030006）

為解決煤礦井下綜采工作面回撤工期長、經(jīng)濟成本投入大、安全可靠性差等問題，研究探索綜采工作面安全快速回撤工藝，為礦井專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域重要課題。以山煤集團經(jīng)坊煤礦3-508工作面回撤工程為案例，在以往回撤工藝的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計，進行了快速回撤工藝的實踐應(yīng)用研究[1-6]。

1 工程概況

山煤集團經(jīng)坊煤礦主要開采3號煤層，3-508綜采工作面埋深230 m左右，走向長620 m，傾向長170 m，地質(zhì)概況如圖1。

圖1 經(jīng)坊煤礦3-508工作面地質(zhì)綜合柱狀圖

3-508綜采工作面3#煤層賦存情況穩(wěn)定，工作面煤層厚度為2.35～8.73 m，平均煤層厚度6.38 m；煤層傾角為0°～10°，平均傾角6°；煤層堅固性系數(shù)f= 1.4。工作面配備德國EickhoffSL1000型 電 牽 引 采 煤 機1臺，SGZ1000-2×1000前 部中雙鏈刮板輸送機1臺，支撐掩護式液壓支架ZZ10000/21/45D型146臺，SZZ-1200/525轉(zhuǎn) 載 機1臺，BRW-630/37.5乳化液泵1臺，噴霧泵BPW-315/16型1臺?；夭上锏罃嗝?1.25 m2。

2 傳統(tǒng)綜采工作面回撤工藝問題分析

從山煤集團各煤礦綜采工作面以往回撤工藝的實踐效果來看，回撤工藝勞動效率低，安全可靠性差，回風(fēng)通道維護困難。主要表現(xiàn)為：（1）液壓支架回撤作業(yè)時，回撤通道聯(lián)網(wǎng)處易破爛，常出現(xiàn)漏矸現(xiàn)象，安全隱患較大，風(fēng)險大；（2）地軌運輸系統(tǒng)作業(yè)時，中間環(huán)節(jié)復(fù)雜，安全隱患點多，安全管理困難；（3）慢速絞車等輔助運輸設(shè)備運輸效率不高，工作人員崗位設(shè)置多，人力成本高；（4）在回風(fēng)巷上端口合適位置需要施工吊裝間，工程量較大，造價高；（5）點柱及木垛施工量大，安全隱患較多。

3 綜采工作面回撤工藝的優(yōu)化設(shè)計

3.1 工作面鋪網(wǎng)工藝優(yōu)化

3-508工作面選用JDPET400-400MS聚酯纖維增強塑料網(wǎng)（柔性網(wǎng)）材料來進行工作面鋪網(wǎng)作業(yè)。該柔性網(wǎng)材料基體表面涂覆一層可阻燃導(dǎo)靜電的涂層，可有效代替金屬網(wǎng)、鋼塑網(wǎng)等材料，材料耐酸堿、不易老化、接點強度高、使用壽命長，具有強度高、阻燃、導(dǎo)靜電等功能。通過計算，選用的柔性網(wǎng)長度l為270 m，寬度B為12.6 m。

柔性網(wǎng)鋪設(shè)工藝：（1）將絞盤安裝在液壓支架立柱上，準備鋼絲繩。（2）液壓支架前梁200 mm處打錨桿，掛網(wǎng)起始點掛第一根鋼絲繩。（3）將絞盤鋼絲繩從網(wǎng)片底部穿過連接到鋼絲繩上，將網(wǎng)片搭接到鋼絲繩上。

3.2 工作面輔助運輸工藝優(yōu)化

針對3-508工作面的實況，取消以往回撤軌道輔助運輸方式，采用單軌吊輔助運輸系統(tǒng)運輸液壓支架方案。

3-508工作面主要布置有ZZ10000/21/45D型支撐掩護式液壓支架146臺，單個支架重量達25.5 t，外形尺寸約7.6 m×1.43 m×2.0 m，支架高度2.0 m×3.8 m。針對這一情況，經(jīng)計算，確定選用德國DZ22003+2+3型柴油機單軌吊機車，牽引力最大達到200 kN，配套SLG8.6重型梁起吊運輸。DZ22003+2+3型機車+SLG8.6重型梁起吊+液壓支架重量共達42 t，計算其按運輸路線上最大的10°坡度時所需牽引力為160 kN，小于單軌吊機車最大200 kN牽引力，驅(qū)動滿足運輸支架需求。單軌吊滑軌安裝如圖2。經(jīng)計算，液壓支架運輸時的總高度H為4.4 m，因此，單軌吊運輸支架時所需巷道高度為4.4 m。

圖2 單軌吊滑軌安裝示意圖

單軌吊機車運輸支架機車布局方式如圖3所示。單軌吊運輸支架方法：液壓支架挪移至單軌吊滑軌下方，下放SLG8.6起吊梁至合適位置；將起吊梁的掛鉤放入液壓支架底座的圓孔內(nèi)，并升起起吊梁；完全升起起吊梁后，將整體液壓支架運輸至吊裝間解體。

圖3 單軌吊機車運輸支架機車布局方式圖

單軌吊運輸支架作業(yè)方案：對機車進行全方位的檢查，對所有的傳感器，主泵和輔助泵，逐一進行測量；對起吊梁工作壓力調(diào)節(jié)閥進行壓力調(diào)節(jié)，使其處于最佳的提升能力；最后對機車做一次制動力和牽引力測試。檢查和測試結(jié)果表明，機車質(zhì)量和狀態(tài)完全達到運輸整體支架的合格要求。第一架液壓支架開始運輸安裝機車運行平穩(wěn)，機車速度控制在0.5～0.8 m/s左右，運行距離3800 m左右。剛開始由于操作不太熟練，每天運輸6架，熟練后平均每天運輸8架。

3.3 工作面撤架工藝優(yōu)化

3-508工作面確定采取無坑木回撤工藝，使用回撤出的第一掩護支架、第二掩護支架和第三掩護支架牢固支撐采空區(qū)頂板，使用機械手+絞車+掩護支架組合構(gòu)建撤除液壓支架新裝備出架。工作面回撤工藝流程如圖4。

圖4 回撤工藝流程示意圖

3.3.1 支撐掩護支架安裝和使用方法

（1）使用機械手+絞車+掩護支架組合構(gòu)建撤除液壓支架新裝備回撤出第1臺液壓支架，利用絞車牽引將該臺液壓支架調(diào)整到與切眼傾向方向基本一致，升起液壓支架支撐頂板，作為第1臺支撐掩護支架，同時在回采區(qū)施工帶帽的液壓單體支護頂板。

（2）同理撤除第2臺、第3臺掩護支架后，再次調(diào)整掩護支架方向與工作面方向保持一致。

（3）在第1臺、第2臺、第3臺掩護支架推拉桿上分別安裝上機械手裝置，使用液壓支架推出機械手，上移掩護支架對頂板進行支撐。

（4）最后兩臺支架調(diào)整至單軌吊梁下方后，采用單軌吊起吊、打運至吊裝間解體。

3.3.2 無坑木回撤支護方案

（1）在3-508運輸巷與撤架通道連接處打2個3 m×3 m連鎖木垛支撐頂板，木垛要直接接頂以維護頂板，在回空區(qū)由外向里打臨時帶帽的單體液壓支柱。

（2）支撐掩護支架安設(shè)完成后將其后方的單體（木支柱除外）進行全部撤除。

（3）掩護支架里側(cè)鋪網(wǎng)下方靠近回空區(qū)側(cè)打2～3排木質(zhì)點柱進行支護，掩護支架上移后，木質(zhì)點柱不回撤。

（4）主回撤通道采用架設(shè)11#礦用工字鋼棚和鋪設(shè)金屬網(wǎng)支護，主回撤通道棚梁長4.9 m，棚距為 875 mm，棚腿均為長3.8 m的單體液壓支柱。

3.4 回風(fēng)通道維護工藝優(yōu)化方案

3-508工作面采用工字鋼、鋼絲繩、U型卡箍、錨網(wǎng)在工作面和煤壁之間的回撤通道形成柔性掩護式預(yù)留回風(fēng)通道，其斷面情況如圖5。

圖5 柔性掩護式預(yù)留回風(fēng)通道斷面示意圖

安設(shè)方法：（1）在煤壁側(cè)施工錨桿、螺帽、錨桿墊板，錨桿外露長度150～200 mm，鋼絲繩固定在錨桿上，并采用U型卡箍。（2）在煤壁側(cè)按0.3～1.0 m間距將工字鋼斜靠在煤壁上，工字鋼必須使用10#雙股鐵絲將其固定到支護材料上。（3）使用12#雙股鐵絲將錨網(wǎng)鋪設(shè)在12號工字鋼上，搭接處用16#鐵絲雙股扎緊。

4 效果

3-508工作面采用“柔性網(wǎng)+無坑木+單軌吊+機械手+柔性掩護式回風(fēng)通道”快速回撤新工藝后，實現(xiàn)了3-508工作面高效安全回撤。3-508工作面回撤期間，未發(fā)生安全事故，回撤工藝的安全性較好。對比以往同長度工作面，3-508工作面回撤成本較低，木材使用極少，點柱使用量不到以往的1/10，打運工時不到以往的1/10，臥底量為0，不用建造吊裝間，節(jié)約回撤成本約200萬元，經(jīng)濟效益顯著。該快速回撤工藝可為同類型綜采工作面的回撤提供參考。