复杂顶板条件下支架回撤工艺研究

冯国强

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司木瓜煤矿，山西 吕梁 033102）

工作面末采期间液压支架等设备的高效安全回撤是保证矿井采掘接续的重要部分。木瓜煤矿10#煤层工作面末采支架回撤期间，由于顶板条件较复杂，按照原先支架顺序回撤的工序，容易出现支架压死难以抽出的问题。本文以工作面原支架回撤工艺为基础，改进了回撤工序，提出了新的安全技术要求，取得一些有益经验。

1 工程概况

10-213工作面以北紧邻高速公路保安煤柱，以南为10-2112巷掘进工作面，以西为实体煤，以东为杨家塔村保安煤柱，紧邻二采区辅助运输巷。工作面标高范围在+831～ +902m，对应地面标高范围在+1100～ +1230.3m。工作面走向1174m，倾向295m，平均煤厚2.95m，工作面倾角3～12°，平均6.5°，开采10#煤层赋存稳定。工作面顶底板情况见表1。

表1 工作面回采巷道断面特征

工作面采用单一走向长壁综合机械化采煤法，全部垮落法管理顶板。工作面支护选用ZY10000/20/42型双柱掩护式液压支架，共布置172台。支架布置示意如图1所示。

图1 工作面支架布置图

2 末采期间常规支架回撤工艺

工作面停采线布置在10-2131巷5#导线点前45.58m，10-2132巷10#导线点前56.18m处。进入末采阶段后，加强顶板管理并对切巷进行扩刷，形成支架回撤通道。工作面共铺双层网17道，挂钢丝绳15道，回撤通道宽度3.4m，高度3.1m，工作面铺设38kg道轨，安设装车平台一个。回撤时，采用双排单体支柱配合π梁对三角区进行维护。工作面末采期间支架的回撤工艺布置如下：

（1）工作面支架回撤方式采用掩护后退式整体回撤形式，采用两架支架做掩护架，掩护架交叉迈步前移，步距为1.75m，抽架后，先移靠采空区侧掩护架。

（2）抽架时，降架使活柱部分收完后，使用抬底油缸将支架升起，然后使用推移油缸使支架前移3.0m左右，使用28T回柱绞车配合单体柱将支架进行调向。单体柱顶推支架时，必须选择可靠的支点，并加垫木板，待支架顶梁转向后停止，最后调节平衡油缸，降架至最低位置。

（3）回撤工作从机头向机尾方向顺移，所以先抽出1#支架。抽架时先用工作面47#支架所对应的中部28T回柱绞车调整支架，使支架方向朝向机尾，然后用回柱绞车拉移支架至装车地点，后经40T胶轮车将支架装车运输至下一工作面进行安装，一次移架完成后在原1#支架的位置打“#”字型木垛进行支护。

（4）接着用同样的方法抽、运2#支架，在其原来位置打单体柱进行支护。在靠煤壁的地方打两排单体支柱做为掩护架。接着抽出3#架靠近煤壁，对2#～3#支架中心处打木垛维护，接着抽出4#架靠近采空区，同时将5#支架降落，使4#支架顶梁伸入5#支架顶梁上方形成双掩护架，在其原来位置打两排单体柱维护三角区，每排单体柱不少于六根，必须迎山有力、接顶严实。柱距0.6m，排距0.6m，选用1.0m的金属小梁，金属小梁必须托起支架掩护梁上方锚梁、钢丝绳。回撤单体柱时，必须两人配合，一人回柱，一人观察顶板，先将单体柱、小梁防倒链拆除，人员站在单体柱支护区域，从外侧一根开始回撤，回撤一根，内侧支护一根，不得同时拆除。

（5）三角区顶板破碎时，加强单体柱支护。遇有顶板破碎严重的情况，必须采取打木垛维护顶板的方式，遇有网破时，必须立即进行补联网。

（6）抽5#支架时，先将靠煤壁侧3#支架用10-2132巷机尾处的28T回柱绞车拉移至2132巷切巷口装40T车运走，将5#支架抽出靠近煤壁，在其原位置打两排单体柱维护，抽6#支架时，将4#支架用2132巷机尾处的28T回柱绞车拉移至2132巷切巷口装车运走，将6#支架靠至采空区，5#、6#形成双掩护架。

（7）抽架10架后，预计基本顶开始垮落，及时开启风机，保证工作面正常通风，并严格执行“风电闭锁”、“瓦斯电闭锁”等操作规范。

（8）开始依次回撤支架，其顺序为7#、8#、9、……166#、167#、168#，回撤至 169#支架时，将 5#支架向前拉出装40T车运走，将169#架靠至煤壁，在其原位置打单体柱维护，抽170#支架时，将6#支架向前拉出装40T车运走，将170#支架靠近采空区，在其原位置打单体柱维护，回撤至171#支架时，先将靠煤壁侧169#支架向前拉出装40T车运走，将171#支架抽出后靠至煤壁做掩护架，在其原位置支设双排单体柱进行维护，接着将靠采空区侧170#支架向前拉出装40T车运走，在其原位置打木垛进行维护，再将171#支架装40T车运走，在其原位置打单体柱进行维护，最后将172#支架抽出装40T车运走，在其原来位置打木垛进行支护。

3 复杂顶板条件下支架回撤工艺优化

3.1 复杂顶板条件下支架回撤难题

工作面末采期间采用上述支架回撤工艺一般需要铁丝网配合钢丝绳的方式来挡矸，在顶板条件较好容易控制的区域实施效果较好。但10-213工作面直接顶在末采来压时，顶板情况变得复杂化，铁丝网配合钢丝绳的方式无法很好地支护三角区，造成三角区垮落，甚至掩埋老山侧的掩护架，给支架的回撤造成很大困难。

10-213工作面回撤至75#支架时，三角区的顶板出现破碎情况，现场采取增加支设单体支柱的方法控制三角区。回撤至79#支架时，三角区开始有大块矸石掉落并且速度极快，导致靠老山侧掩护架压死，花费大量人力物力抽出掩护架后，开始回撤80#支架，发现80#支架被压死。花费一个工作班抽出80#支架，回撤81#支架时，同样发现支架被压死。如此出现反复循环，造成回撤工作不能及时完成设备转移，给工作面接续生产带来严重问题。

3.2 复杂顶板条件下支架回撤工艺优化

根据现场工作面实际回撤情况，对支架回撤工艺进行优化。采取“隔架抽架”的方式进行支架回撤工作。“隔架抽架”的中心思想就是不回撤顶板破碎区域的支架，而是先回撤顶板完整区域的支架。

回撤工艺改进：在81#支架出现被压死状况后，不再继续抽出81#支架，而是直接将82#支架抽出，同时在82#支架区域使用单体支柱进行维护。这种维护要保证单体支柱支护强度不低于支架的支护强度。接下来，开始回撤81#支架，回撤的速度要快。回撤前，必须把所有的准备工作完成，支架一旦抽出，立即进行三角区的维护。三角区维护完成后，立即前移老山侧掩护架，直接移至83#支架处，然后前移煤壁侧掩护架，完成此次抽架。

只有以下三个条件全部符合操作规范时才能运用“隔架抽架”技术：①要在顶板破碎严重，正常抽架困难的情况下使用，顶板情况良好时按照原回撤顺序进行抽架；②使用该技术前，注意查看清楚待抽支架前的顶板、掩护梁后的钢丝绳、铁丝网的情况；③所有的准备工作必须提前做好，要保证抽架后，支架、掩护架顺利前移，三角区顶板及时支护。

3.3 优化后支架回撤安全技术措施

工作面末采期间需要拆除设备、回收支架，各工序必须紧密配合，严格遵守安全技术管理措施，优化后的支架回撤工艺特别应注意机电管理、绞车使用、运输及一通三防的安全操作规定。

（1）回撤支架工作时，必须严格执行停送电措施，将各设施接线口有效封堵防止受潮损坏；支架油管必须严密封堵防止异物污染；支架及配套设备螺丝、轴销等小件必须及时装袋回收。

（2）使用绞车拉运支架时，绞车必须使用6根单体支柱进行固定，并采用菱形网遮护防止钢丝绳弹回伤人；绞车必须使用180大链连接支架底座和绞车钩头，信号工必须在支架内观察操作。

（3）采用40T胶轮车运输支架时，严禁人员跟车并保证10m以上的安全距离；支架装车后，40T车马槽后端必须悬挂180大链，防止设备从搬运车上滑出。

（4）回撤支架前，必须先安装好风机、风筒，风筒至工作面最后一架距离不得大于5m，验收合格方可施工；回撤三角区必须悬挂多个瓦斯检测仪，同时对工作面定期洒水，保证回撤期间工作面的安全可靠。

4 结论

10-213工作面在支架回撤过程中发生了支架压死现象，为妥善解决这一问题，对支架回撤工艺提出了“隔架抽架”的优化措施，制定了安全技术措施，保证了支架回撤时的安全、快速、高效，为相似条件下支架回撤提供了有益参考。