放顶煤工作面支架快速回撤施工工艺实践

魏 凯

(山西西山晋兴能源有限责任公司 斜沟煤矿， 山西 吕梁 033600)

随着矿井采掘衔接的不断推进，工作面需频繁安装、回撤，占用了大量时间，严重影响经济效益。为保证矿井安全生产，需对目前工作面回撤方法进行进一步优化，合理应用预掘回撤通道垛式支架、干混铺底及优化抽架等施工工序实现单向快速搬家倒面，减少回撤准备时间，增加单班回撤支架数量，提升回撤效率。基于此斜沟煤矿创造出一种综放工作面快速回撤的方法。

1 工程概况

1.1 工作面基本情况

斜沟煤矿23114综放工作面位于21采区3条上山顶端南侧，西侧为23112采空区(保护煤柱宽度18～67 m)，南侧为实煤区，东侧为矿东部边界，原高家峁煤矿(开采8号煤层，已关闭)位于工作面东侧矿界外。上部为8号煤层18112采空区、18114工作面采空区。煤层平均厚度14.56 m，基本顶中细粒砂岩，平均厚度3.87 m；直接顶砂质泥岩，平均厚度2.22 m；直接底泥岩，平均厚度5.65 m，基本底灰岩，平均厚度2 m.

1.2 预掘回撤通道

预掘回撤通道(原运输通道)布置在工作面的北侧，沿13#煤底板布置，与材料巷、皮带巷垂直，全长250 m(平距中对中)。巷道掘进断面为矩形，宽4.5 m，高3.8 m，采用锚杆、锚索、钢带、金属网联合支护。撤架路线示意图见图1.

图1 撤架路线示意图

2 快速回撤施工工艺

2.1 垛式支架的选型

为满足工作面收尾期间周期来压时支护强度和快速回撤的需要，23114工作面收尾期间使用双排垛式支架迈步式沿通道方向对回撤通道顶板进行支护。

垛式支架工作阻力应与工作面放顶煤支架相同，即垛式支架的工作阻力为18 000 kN. 考虑矿井上、下水平开采煤层采高(8#煤采高4.5 m，13#煤采高3.8 m)，因此垛式支架最大支撑高度选取为5.5 m，最小支撑高度选取为2.5 m. 垛式支架参数见表1.

表1 垛式支架参数表

同时，回撤通道宽度4.5 m，为保证双排支架能够迈步式支护，因此垛式支架宽度选取为1.5 m左右，长度选取为6 m.

2.2 回撤通道硬化

C30混凝土铺底与干混铺底技术对比见表2，干混铺底工艺流程简单，不需要养护时间。回撤通道原设计铺设200 mm厚度的C30混凝土，经优化后采用干混铺底。

表2 技术参数对比表

2.3 支架回撤

23114综放工作面回撤支架共计204架,其中中间架141台、过渡支架8台、垛式支架55台。回撤方式为单通道回撤，从机头向机尾单头逐架回撤。摆掩护架前，首先撤走支护在靠待撤支架前的一排垛架，在支架回撤期间，逐台撤出影响支架调向的靠煤帮侧支护的一排垛架。

2.3.1 撤架开口

1) 使用WJ-10FB多功能铲运车将1#、2#、3#支架的推移梁用大链进行联接，配合支架抬底自行至回撤通道内，利用调向绞车(13#支架处)调向后由WC60Y支架车搬运车运输升井出坑，并及时在每个支架空位处支设2个“井”字木垛。

2) 使用d22 mm的锚链及专用连接环将4#支架框架与撤架绞车钢丝绳绳套套拴牢后进行支架调向平行于回撤通道内。用单体将4#支架调向至距1#垛架500 mm,支架的前梁与1#垛架顶梁对齐后升起达到初撑力[1].

3) 工作面撤架开口完成。4#支架作为主掩护架，1#垛架作为副掩护架。撤架开口示意图见图2.

图2 撤架开口示意图

2.3.2 正常顺序回撤支架

1) 按顺序回撤5#支架。回撤5#支架前使用d22 mm的锚链将副掩护顶梁连接孔与导向轮(滑轮)连接好。将钢丝绳绕过导向轮与6#支架框架连接，利用调向绞车将支架抽出(6#支架顶梁距离采煤帮500 mm后停止前移)。

2) 掩护支架拉移方法。采用调向绞车牵引配合支架拉移的方法使掩护支架前移(距离下一个待拆支架顶梁200 mm时停止前移)。

3) 垛式支架回撤。使用WJ-10FB多功能铲运车将垛架抽出、调向、装车出坑。正常顺序回撤支架示意图见图3.

图3 正常顺序回撤支架示意图

2.3.3 撤架收口

1) 在剩余149#、148#支架时将主副掩护架拉到位，使用WJ-10FB将149#、148#支架依次前移，至前探梁顶住主掩护架为止。

2) 撤出主掩护架，然后撤出副掩护架，在撤出掩护架的原位支设木垛加强支护。

3) 依次撤出两台支架。撤架收口示意图见图4.

图4 撤架收口示意图

3 效果分析

23114工作面从2021年9月20日开始回撤，10月18日回撤结束。总计28天回撤204台支架，平均每天回撤支架近8台，实现了放顶煤工作面支架快速回撤。

1) 垛式支架的投入，取代了传统的木垛支护方式，减少了支护材料的使用量，提高了支护效率，同时支护面积大，预防了漏顶事故的发生。

2) 回撤通道硬化方案优化。使用干混铺底的方式代替混凝土硬化回撤通道，减少了施工工序，提升了单班硬化距离，减少了养护路面时间，为工作面支架快速回撤创造有利条件。

3) 优化抽架方式。在整个工作面支架到回撤过程中，多工序使用防爆无轨胶轮车代替传统绞车参与支架的拉移、调向，为实现工作面支架快速回撤提高设备保障。

4 结 语

斜沟煤矿23114工作面通过使用垛式支架、干混铺底化回撤通道以及多工序使用防爆无轨胶轮车，减少了回撤准备时间，增加了单班回撤支架数量，提升了回撤效率，实现了放顶煤工作面支架快速安全、可靠回撤。