九里山矿综采工作面回撤技术应用与实践

郝英剑

(河南能源化工集团焦作煤业(集团)有限责任公司九里山矿， 河南 焦作市 454000)

近年来随着煤矿开采技术水平的提高，综采工作面设备大型化和智能化的趋势越来越大，大型液压支架的回撤工艺需要不断改进和完善。神东矿区大力推行辅巷多通道搬家技术，具有搬家速度快、费用低、安全高效等特点，取得了良好的经济效益[1-2]；传统的综采工作面设备搬迁沿用轨道式辅助运输的方式，运输环节多、系统复杂、安全性差[3]。其中在综采工作面搬迁中，支架回撤是整个回撤工作的重点，支架大而笨重，如何快速实现“抽架-转架-拖架-装架-运架”是影响搬迁进度的关键环节，如何在保证工作面顶板安全的前提下快速回撤支架，缩短工作面搬迁周期，满足工作面正常接替是工作面回撤的关键[4-7]。就九里山矿目前的工艺、技术和装备水平，主要还是采用传统的绞车抽架、拖架和利用定滑轮(或单体柱)调向、装车的方式回撤支架，存在跳绳、摆绳和断绳等诸多的安全隐患，劳动强度大、速度慢、效率低。针对目前的方法，形成了一套完整的回撤技术方法。

1 回撤通道支护技术

目前主要采用单通道单翼回撤工艺，该工艺巷道施工量少，回撤工艺单一，工作面支架被从尾部或头部开始依次从主运巷道撤出。九里山矿针对不同的地质条件，回撤通道的支护方式主要有两种：一种是顶板采用锚网+w钢带，煤壁使用锚网+皮带支护；另一种是顶板采用π钢梁+单体柱支护，煤壁使用单体柱打护帮柱，用塑料网和荆棍裱褙顶帮。顶板稳定围岩条件好的情况下使用锚网支护，顶板和围岩条件较差时采用π刚梁+单体柱支护。

1.1 锚网+W钢带

(1) 顶板采用W钢带配合锚杆进行支护，W钢带沿顶板倾向布置，布置三列W钢带，顶板W钢带长4400 mm。每排W钢带之间留设不大于400 mm的间距。锚杆必须打设在W钢带孔内。西帮采用锚杆配合木砖点锚进行支护。

(2) 顶板锚杆采用Ф20 mm×2400 mm的高强树脂锚杆，锚杆间排距为1000 mm×900 mm，误差均为±100 mm。锚杆托盘规格为：150 mm×150 mm×10 mm。西帮锚杆采用Ф18 mm×1800 mm的普通螺纹钢锚杆，锚杆间排距为800 mm×800 mm，误差均为±100 mm。锚杆托盘规格为：120 mm×120 mm×10 mm。

(3) 顶板锚杆孔深度均为2350 mm，偏差均<50 mm，西帮锚杆孔深度均为1750 mm，偏差均<50 mm，锚杆必须打在W钢带设计的锚杆孔内。锚杆外露长度为10～40 mm(指螺帽外)。

(4) 锚杆采用端头锚固方式，即每根锚杆使用两支锚固剂锚固，孔底一支锚固剂(红色)型号为MSCK2340，另外一支锚固剂(白色)型号为MSZ2340。顶板锚杆锚固力设计值不小于64 kN,锚杆扭矩设计值不小于150 N·m。西帮锚杆锚固力设计值不小于40 kN,锚杆扭矩设计值不小于120 N·m。

(5) 顶板裱褙金属菱形网，规格为：1500 mm×1400 mm，网与网之间使用铅丝连接牢固。西帮裱褙塑料网，网与网要扣扣相连，空帮空顶的地方必须裱严褙实，严禁出现空帮空顶现象。

1.2 π钢梁+单体柱支护

使用这种回撤通道的支护方式主要适用于围岩条件不好，顶帮不能为锚杆提供着力点的围岩条件，回架通道必须铺设钢筋网防止顶板掉矸伤人。九里山矿使用的支架型号为ZF6800/20/38型支架，支架间距为1.5 m，使用π钢梁+单体柱支护时每架架设两排π钢梁+单体柱，π钢梁一端使用液压支架前梁进行支撑，另一端和中间使用单体柱支护，单体柱柱根必须垫铁鞋，支柱吃劲有力，煤壁不允许空帮，以防止发生片帮伤人事故。

2 液压支架回撤方法

液压支架回撤主要是回撤空间维护和支架回撤方法的问题，液压支架回撤出来以后顶板空间需要进行支护，防止顶板掉矸下沉，为安全回撤液压支架提供安全可靠地空间。工作面回采结束前，需要在工作面顶板上双层网和贯穿切眼的钢丝绳，主要是防止顶板掉矸和顶板发生大面积冒顶事故。

目前主要有两种维护方式：一种是回架空间沿走向采用π型钢梁+单体柱维护顶板空间，一架架设两棚，随着液压支架的回出，及时交替回撤π型钢梁+单体柱支护维护顶板(见图1)。一种是使用掩护式支架控制回架空间，使用掩护支架维护顶板时操作简单、顶板条件好，不易发生冒顶等顶板事故。回撤空间管理的薄弱环节是防止顶板大面积来压造成掩护架死架或回撤空间坍塌发生顶板事故。工作面液压支架通过安装的回柱绞车来进行回撤，在进行液压支架回撤过程中的薄弱环节主要是绞车钢丝绳被拉断，钢丝绳回弹导致伤人事故。

3 工程实践

16042综采工作面位于九里山矿16采区西翼上部，为二分层工作面，顶板为再生顶板，北部为已回采的16022工作面(已结束回采)，南部为16061运输底抽巷(未回采)实体煤，东部为16采区下山保安煤柱，西部为F16-3断层。根据16042工作面的顶板和邻近条件，选择合适的回撤通道支护方式和回撤方法对快速回撤至关重要。

3.1 回撤通道支护

16042工作面为底分层工作面，顶板为再生顶板，回撤通道使用单体柱配合π钢梁支护顶板。采用DW28-250/100型单体液压支柱配长2.4 m的π型钢梁沿走向支护顶板，一梁二柱，迎山450±50 mm，新老巷戗度200±100 mm，排距750±100 mm。π型钢梁采空区侧必须伸到支架前梁上，长度不小于200 mm；所打支柱必须吃紧有力，并垫铁鞋，初撑力不少于90 kN,并挂好防倒链，顶板铺设菱形网，煤墙用塑料网裱帮严实，褙顶不少于4根荆棍、裱帮不少于4根荆棍。

机头或机尾采用DW28-250/100型单体液压支柱配长3.6 m的π型钢梁沿走向支护顶板，一梁二柱，迎山450±50 mm，新老巷戗度200±100 mm，排距750±100 mm，采高2500±100 mm。π型钢梁采空区侧伸入支架前梁上，长度不小于200 mm。支护示意如图1所示。

图1 回撤通道支护

3.2 液压支架回撤技术

由于16042邻近回采结束时底板为砂岩硬岩，工作面切眼上部顶板条件较差，但是工作面高度较高，回撤液压支架采用掩护架控制顶板。液压支架通过切眼内安装的1#回柱绞车配合导向轮将液压支架抽出，变向后立即使用4 m木头临时维护顶板，然后通过绞车移动掩护支架及时支护顶板，工作面支架通过2#绞车回撤到下出口，通过对拉绞车将液压支架装上装车平台进行后续的运输工作，回撤示意如图2所示。

图2 液压支架回撤

4 结 论

在选择回撤通道支护方法时，应当考虑巷道周边的围岩环境，在开采顶分层时，顶板为原生顶板条件较好，回撤通道适用于锚网支护；对于底分层开采时，顶板为顶分层的再生胶结顶板，往往比较破碎，回撤通道适用于采用π型钢梁和单体柱支护顶板，顶帮必须用网和荆棍褙严褙实。在顶板围岩和开采条件稳定时，采用掩护支架交替前移回撤液压支架；在顶板围岩条件不稳定时，采用π钢梁+单体柱支撑回撤空间顶板，逐排交替回撤维护回撤空间。

参考文献：

[1]刘加旺，姚有利.综采工作面回撤通道围岩运动及其矿压显现规律研究[J].煤炭工程，2009，41(9):54-57.

[2]朱拴成，周海丰.神东矿区7 m大采高综采关键技术研究[J].煤矿开采，2014,19(49):38-41.

[3]张国栋，尹 福.综采工作面液压支架安全回撤工艺研究[J].煤炭科学技术，2012，40(8):14-17.

[4]马 震，杨月飞.综采工作面液压支架作为掩护支架快速回撤技术研究[J].煤炭工程，2013，45(4):38-40.

[5]李永刚，慕 杨.综采快速回撤技术方法[J].煤炭技术，2006，25(5)：117-118.

[6]范 凯.薄煤层软底综采大功率设备快速回撤技术研究[J].煤炭技术，2008，27(5)：58-60.

[7]冉星什.综采工作面收尾回撤安全贯通技术研究[J].煤炭工程，2009，41(4)：57-59.