综采放顶煤工作面下行式支架回撤技术应用

焦贵生

（山西晋能集团朔州煤炭运销公司，山西 朔州 036000）

1 工程概况

莲盛矿井主要可采煤层为山4、9、11号层，目前回采9#煤层，9#煤平均厚度13.1 m，局部有2～6层夹矸，夹矸岩性多为泥岩、炭质泥岩。9#煤为暗淡型，中下部煤质较坚硬，且发育有外生裂隙，裂隙充填方解石。煤层直接顶为砂质泥岩，厚13.5 m,直接底为中砂岩，厚3.7 m。

矿井属于低瓦斯矿井，根据测试资料，结合9#层顺槽掘进，瓦斯绝对涌出量为0.9 m3/min。煤尘有爆炸危险性。煤的自燃倾向性等级为自燃煤层。井田地质构造简单，水文地质类型为中等。

9102工作面为两巷布置。9102运输顺槽为机轨合一运输，9102回风顺槽为辅助运输，均沿9#煤层底板掘进。

2 回撤实施方案

2.1 回撤前准备工作

（1）在进风巷施工一吊装峒室：长度为5 m，宽度5 m，高度5.5 m。

（2）工作面回采至距停采线3.0 m时，割煤过程中工作面下底回采，在最后沿走向2.4 m范围内必须使底板下底深度达到300 mm，并将下出口7.5 m范围采用下底回采制作成平巷，作为下拉支架缓冲地段，并割成圆弧过渡至工作面。在回撤通道完成、前溜拆除后在吊装硐室至回撤通道下端30 m范围将通道底板用C30混凝土进行硬化，硬化厚度300 mm，宽度为从距煤帮300 mm开始至采空区侧2 m处。

2.2 下行回撤设备安装

（1）回撤通道坡度10°，在工作面运输顺槽下帮正对回撤通道位置扩掘绞车房，安装一台JD-55型调度绞车（Φ22 mm钢丝绳，牵引力40 kN）用于回撤工作面设备，同时在绞车前方埋设串挂导向滑轮的锚链（220型刮板机Φ30 mm圆环链）。

（2） 在吊装硐室以外安装JH-20型慢速绞车（Φ24.5 mm钢丝绳，平均静拉力200 kN）1台，用于拉移支架设备及其部件。

（3） 在工作面上口距停采帮1 m处上帮安装一台JSDB-25（55 kW）双速多用绞车（Φ30 mm钢丝绳）一台，在前方埋设大链，安装导向滑轮，用于拉移滑靴，同时配合下出口绞车拉移支架。回撤设备安装布置见图1。

图1 回撤设备安装布置

2.3 回撤空间特殊支护

回撤通道为矩形断面，净宽8 m，净高3.0 m，长150 m，为保证回撤通道畅通和支架回撤安全，根据9102工作面条件，回撤空间采用主打锚杆和锚索，配合铺网、挂钢丝绳的方式进行支护。回撤空间支护见图2。

回撤通道钻打锚杆和锚索，锚杆规格为Φ18 mm×2000 mm，排距0.6 m，间距1.5 m，锚杆支设范围为7.2 m，即12个循环。锚索布置的间排距为1.5 m×3.0 m。锚索通道两侧和中间各布置一排，即布置三排，每排锚索之间的间距为3 m。

图2 回撤空间支护

2.4 撤除工作面支架

回撤支架时，按照从上向下的顺序逐架进行，方法是：先将液压支架伸缩梁、侧护板收回，单架支架在巷道中正常状态高度3700 mm，伸缩梁收回后状态高度2300 mm，侧护板侧护板伸缩量为70 mm，应采用带压抽架技术，不让顶梁与顶板脱离接触，使其相互作用间有一个作用力，增大摩擦，防止抽架过程中支架滑倒。用自身动作配合单体支柱将液压支架沿垂直煤壁方向拉出1.7～2.0 m，再使其旋转90°，然后上出口绞车绳头连接在支架尾梁上，利用单体配合将滑靴穿在支架底座上，用大链将滑靴与支架底座绑扎牢固，并将支架降到最低高度，再利用上、下出口绞车及滑轮组将支架沿工作面底板拉到下出口 （上出口绞车绳头连接在支架尾梁上，下出口绞车绳头连接在架前底座上），然后利用进风巷慢速绞车拉移至吊装硐室解体装车外运。

2.5 回撤期间防灭火措施

工作面回撤期间，通过运输顺槽、后部刮板输送机注氮管路沿工作面倾向预埋的注氮管路，向采空区进行连续注气氮，正常情况下，24小时持续注氮，注氮量不小于1000 m3/h，氮气浓度（按体积计算）不得低于97%。采空区防火注氮量确定原则是：采空区氧化带氧气浓度不大于8%，工作面风流中的氧气不小于18%。若发现工作面、支架间的行人过道、回风隅角氧气浓度降低（＜18%），应暂停注氮或减少注氮强度。工作面回撤期间，正常情况下对工作面架间插管、施工的钻孔进行注浆，自上而下，反浆为止。如果在回撤期间，发现某一支架区域出现温度、CO气体异常时，加大该区域内钻孔的注水量，此外利用已施工的钻孔则持续对该区域钻孔进行注浆，直至彻底消除隐患。如现有钻孔不能有效覆盖异常区域，安排人员在异常区域内补打钻孔，进行防灭火作业。回撤期间掩护架形成后，在进风隅角区域木垛外侧注罗克休，减少采空区漏风。在端头架、175#附近向采空区方向分别施工3个钻孔，套管为1寸，长度为8～12 m，做为注凝胶措施管。在回撤支架期间，工作面备一台注浆泵和10 t白泥，地面准备4台完好的注浆泵和100 t白泥备用，以及灌注白泥所需其他材料。回撤支架等大件时，避免停留在巷道断面小的地点，以防止影响采场风量，引起采空区内压力变化。

2.6 回撤期间预测预报

（1）人工检测

①瓦斯检查员必须每班对工作面支架的架间温度、气体等参数进行检测，具体规定为每隔10架一个测点，对进、回风隅角、架间插管、行人侧与架后进行检测，并将检测结果及时汇报至通风调度，并做好相关记录。

②每天对回风流、回风隅角、工作面支架间每隔10架进行人工采样、化验分析。如局部地点CO浓度大于100 PPm时，每班采样一次。

（2）安全监测

工作面设置一氧化碳传感器；回风流、回风隅角设置一氧化碳、温度传感器；各监测点实行24小时连续监测，并保证灵敏可靠。

根据工作面回采及收尾期间采空区自然发火特点，分两个阶段实施防火措施，即工作面距停采线30 m至施工回撤通道结束、工作面回撤期间。这两个阶段内将采用预测预报、喷浆、充填灌浆、注浆、注水、注氮、进回风隅角设置隔离墙等多种防火措施。

2.7 其他安全技术措施

回撤支架时，用采空区侧移溜顶子配合绳扣牵支架后部挂钩点，以配合支架回撤，防止支架自滑跑架。并有保证现场作业人员的安全技术措施。

支架翻转梁收回并拆下，对煤墙端进行顶部支护防止窜出矸石伤人，采空区侧的挡矸板在拆下前要做好对其的刹帮背顶工作。

注浆罗克休时施工力求一次注好，对注浆量较大部位必须连续灌注，设备的压力和流量必须达到施工设计要求。在塌顶区域充填一次后，未达到充填效果的可直接进行二次充填。注浆人员在施工中，应注意查看注浆量、注浆比例及扩散范围，准备好棉纱、木楔以封堵漏液区域，减少材料浪费保证效果。当注浆过程中出现少量反料情况时，应降低注浆速度或进行间歇性注浆，直至不再出现反料；当注浆过程中出现大量反料时，应用棉纱、木楔进行封堵，如仍无法封堵时，应停止注浆。注浆过程中出现跑浆、冒浆，多属封闭不严导致，当出现此种情况应停止注浆，重做封闭工作。

3 实施效果

通过合理组织，下行回撤技术大大缩短了工作面回撤工期，采用下行回撤方式工期缩短了8 d，工作面回撤过程中未出现滑架、倒架及其它安全事故，将下行回撤效果比与上行回撤效果比较，工作面回撤材料费节约6.7万元，人力资源成本节约7.1万元，取得了良好的经济效益。

4 结语

下行回撤空间支护方式合理，降低了职工作业强度，保证了人员安全，提高了撤架速度，节约了回撤支架的费用。技术可行，达到了预期效果，具有较好的借鉴意义和推广价值。