大采高綜采工作面掩護支架的撤除技術(shù)研究

韓 春

（晉能控股煤業(yè)集團地煤公司青磁窯煤礦，山西 大同 037000）

引言

在晉能控股煤業(yè)集團的某礦15101 綜采工作面撤架通道進行施工時，有非常明顯的頂板來壓與碎裂，并有隱藏的片幫、頂板冒落等。由于要給安全回撤大采高綜采工作面中的支架提供保障，在“三角區(qū)”進行支護時要把回撤的工期縮短與隱藏的安全隱患剔除，而且按照的原則是經(jīng)濟、高效與安全，選用的支護方式是全斷面掩護支架撤除法，就能夠使快速把工作面進行回撤得以實現(xiàn)[1]。

1 工程簡述

在15101 綜采工作面中，其西南部就有一個采區(qū)，工作面的總長度是150 m，而且煤層的傾角是3°～5°，各個煤層的大概厚度在4.7 m～4.9 m 之間，該工作面的采高是采全高，對頂板的管理使用的是全部跨落法。在該工作面中，把1 條4.8 m×4.6 m的回撤通道施工在其停采線處，就可以使設(shè)備的運輸與回撤工作得以實現(xiàn)。

在15101 綜采工作面中，來壓步距周期的范圍在23 m～26 m，有非常顯著的來壓周期頂板，K2 灰?guī)r是直接頂?shù)牟牧?，頂板由于架的垮落而垮落?！皺C掘+炮掘”是撤架通道所使用的作業(yè)形式，由于要縮減工期，可以在綜采工作面的兩端分別組織施工隊伍，而且兩邊都是1 支施工隊在面對面的施工，聯(lián)合支護的“金屬菱形網(wǎng)+錨桿索”被幫部與頂板所使用。當實施貫通撤架通道操作時，停采線的煤壁與支架58#～66#、19#～26#之間的距離在3.2 m～4.8 m區(qū)域中，有裂隙發(fā)生在頂板中，當在現(xiàn)場實施濕式鉆眼操作時，淋水的大概區(qū)域有2 m2，會有發(fā)育的裂隙出現(xiàn)在頂板中。按照老頂?shù)钠茐奶攸c，對工作面進行了詳細的劃分，分成了三個區(qū)，分別是上區(qū)、中區(qū)、下區(qū)，這三個區(qū)的界限位置是該工作面有對稱破壞頂板的區(qū)，在這個地方的頂板會有發(fā)育的裂隙與破碎出現(xiàn)，并且上覆巖塊由于彼此擠壓進而有咬合產(chǎn)生。

2 現(xiàn)在實施的掩護支架撤除法

支護要支護區(qū)域時所使用的現(xiàn)在實施的掩護支架撤除法有2 類，分別是單體液壓支架+掩護支架，木垛+掩護支架。

以下就是現(xiàn)在實施的此類非全斷面的掩護支架撤除法中存在的缺點：

1）較大的勞動強度、較繁瑣的工序。在支護回撤空間時，不但要掩護支架一個個被絞繩所牽引，還要把木垛用人工來進行架設(shè)或回撤支柱與單體液壓支柱的打設(shè)[2]。2）潛在的安全隱患。在回撤斷面中，支護的強度與形式都是不同的，并有安全隱患存在于正在作業(yè)的“三角區(qū)”中，并且“三角區(qū)”的支護強度不高，出現(xiàn)的安全隱患包括頂板冒落、煤壁片幫等。3）與作業(yè)有沖突。無法共同推進掩護支架和單體回收。4）較低的耗材。有很多在“三角區(qū)”支護的坑木不能回收，使投入的勞動力與回撤投入的經(jīng)濟成本增加。

3 全斷面掩護支架撤除法的概述

3.1 確實支架的具體位置與支架的數(shù)目

由于要對作業(yè)人員的安全進行保護，就要對“三角區(qū)”中頂板所具有的穩(wěn)定性進行控制，而且布置掩護支架的數(shù)目也要具有合理性，施工現(xiàn)場的水平與回撤空間所具有的寬度決定了需要布置的具體數(shù)目。布置掩護支架的區(qū)域是停采線煤壁與掩護支架邊線的之間距離，從第197 頁圖1 中可以看出，要盡可能的把作業(yè)的范圍與立柱都包括在掩護支架的邊線中。

圖1 掩護支架布置及參數(shù)

在間距相同時，布設(shè)掩護支架的區(qū)域、間距與數(shù)目等的函數(shù)關(guān)系，如式（1）所示。

按照15101 綜采工作面中的有關(guān)數(shù)據(jù)，如支架的型號、停采線的位置與末采撤架通道斷面的尺寸，把上面的數(shù)據(jù)帶入公式（1）中，就可以對該工作面布設(shè)支架的數(shù)目與位置進行確定，支架布置的數(shù)目與位置，如圖2 所示。

圖2 支架布置數(shù)目及位置（單位：mm）

3.2 實施全斷面掩護支架

在選取全斷面掩護支架撤除法，就把支護“三角區(qū)”從實施工序內(nèi)除去了，相同的支護強度，該方法的優(yōu)點是工序具有可靠性、安全性與簡單性，實施該方法的工藝過程就是：把待撤支架抽離、把掩護支架的伸縮梁收回與支架前移、下一個循環(huán)[3]。

4 需要注意的主要事項

一是對頂板與采空區(qū)的狀態(tài)的監(jiān)測要由專人來進行，在未撤架時，要多次對掩護支架與待撤支架附近的操作環(huán)境進行確認；二是在未對支架進行撤除與抽離時，要對柔性網(wǎng)完整不完整、后面的采空區(qū)中的矸石的具體分布狀況、支架頂板的狀況進行了解與觀察，如果尾插板安裝在兩邊的支架中，一定要保障矸石和尾插板可以密實的接觸[4]；三是如果又一次給待撤支架附近的支架與掩護架進行注壓，確保出撐力大于24 MPa；四是在進行移架過程中，移架一定要是帶壓進行的，把支架下降100 mm～200 mm，避免有咬架狀況出現(xiàn)，支護不能單獨操作，要對附近的操作環(huán)境與頂板的監(jiān)測要由專人來進行；五是操作流程是作業(yè)的依據(jù)，一定要按順序作業(yè)；六是支架上的全部操作不能在本支架上進行，要在相鄰的支架上進行；七是在對支架進行操作時，要對附近的操作環(huán)境與頂板的監(jiān)測要由專人來進行。

5 結(jié)語

現(xiàn)在實施的掩護支架撤除法和全斷面掩護支架撤除法進行比較，后者具有的優(yōu)點如下：簡單的工藝、施工安全。較高的支護強度與統(tǒng)一的支護形式，完全的把掩護支架自移，支護“三角區(qū)”的危險工序、密集的勞動力除去，使工序得到了簡化。高效的經(jīng)濟。當進行作業(yè)過程中，不但把單體液壓支柱與坑木的損耗減少，還把投入的人力減少，提高了回撤的安全性與機械化程度。