趙舜禹

（山西焦煤集團(tuán)西山煤電官地礦，山西 太原 030000）

末采及撤支架期間壓力集中，引起煤壁片幫，頂板下沉，支架壓死，甚至冒頂。通過對(duì)官地礦11212超高水充填工作面回采期間的礦壓觀測(cè)得知，該煤層原巖應(yīng)力高，巷道圍巖變形速度較快，底鼓嚴(yán)重，頂板下沉大。因此，采用錨網(wǎng)支護(hù)方式增加頂板圍巖自承能力，防止冒落，利用掩護(hù)支架保證撤架工作安全進(jìn)行。

1 工作面概況

官地礦11212工作面井下標(biāo)高-812～-721m，工作面西臨-760軌道大巷。東臨2223工作面，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。工作面直接頂為4.25m的粉砂巖，老頂為5m的細(xì)砂巖，頂板屬于2類Ⅱ級(jí)頂板，煤層平均厚度4.5m，直接底為1.2m的粉砂巖。11212工作面走向長(zhǎng)505.6m，推進(jìn)長(zhǎng)度455m，切眼101m，可采地質(zhì)儲(chǔ)量23.9萬t。工作面回采工藝為超高水材料充填回采法，平均采高4.3m，后退式回采。工作面采用整體式充填液壓支架支護(hù)頂板，液壓支架頂梁總長(zhǎng)度約9.3m，前探梁伸平時(shí)支架支護(hù)頂板跨度為11.5m，底座長(zhǎng)度4.8m，采用追機(jī)及時(shí)移架支護(hù)，煤壁片幫時(shí)超前支護(hù)，隨工作面向前推進(jìn)。當(dāng)支架達(dá)到充填距離后對(duì)支架后部充填工序進(jìn)行操作，上下巷20m內(nèi)進(jìn)行超前支護(hù)。

2 末采及撤支架期間施工技術(shù)

2.1 末采期間錨網(wǎng)支護(hù)

2.1.1 錨網(wǎng)支護(hù)位置

11212工作面末采期間，改變?cè)械纳暇W(wǎng)上繩方式，為加強(qiáng)頂板管理采用了錨網(wǎng)支護(hù)的主動(dòng)支護(hù)方式。工作面末采擴(kuò)幫從停采線以里17m至停采線。對(duì)整個(gè)工作面頂板進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)。11212工作面開始錨網(wǎng)支護(hù)位置和停采線位置如圖1所示。到達(dá)錨網(wǎng)支護(hù)位置處，隨工作面推進(jìn)對(duì)頂板進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，直到擴(kuò)幫線處。進(jìn)入錨網(wǎng)支護(hù)位置調(diào)整工作面采高不低于4.0m。

圖1 1212工作面末采平面圖

2.1.2 支護(hù)方式

頂板支護(hù)均使用Φ22mm×2400mm螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，每孔使用一卷S2360樹脂錨固劑和一卷Z2360樹脂錨固劑錨固，使用Φ12mm鋼筋梁，配合穹形鋼托盤、Φ6mm冷拔絲金屬網(wǎng)等，間排距800mm×800mm；頂板采用Φ21.8mm×8500mm、19股鋼絞線錨索加強(qiáng)支護(hù)，每孔分別使用S2360樹脂錨固劑一卷和Z2360樹脂錨固劑兩卷錨固，邁步交叉式布置，間排距1600mm ×1000mm，配合2.6m的14號(hào)槽鋼、木墊板等。

末采擴(kuò)幫后煤壁支護(hù)采用20mm×2100mm全螺紋錨桿，每孔分別使用S2360和Z2360樹脂錨固劑各一卷錨固，使用Φ12mm鋼筋梁，配合鋼托盤和菱形金屬網(wǎng)等，間排距900mm×900mm：末采擴(kuò)幫前先在11212出煤聯(lián)巷與運(yùn)輸巷交叉口處絞車硐室巷中排1組木垛，木垛規(guī)格為2400mm×2400mm，采用兩邊見鋸的板梁排列，板梁厚度為160mm。具體位置見圖1所示。

2.2 移架平臺(tái)設(shè)計(jì)

為提高工作效率，降低回收成本，到井下現(xiàn)場(chǎng)分析支架撤出的過程及行走路線，測(cè)量空間尺寸，設(shè)計(jì)一種可以快速移架的裝置。如圖2所示。

圖2 移架平臺(tái)裝配示意圖

本移架裝置主要可以實(shí)現(xiàn)支架的整體移動(dòng)、拐彎、上滑道的效果，不用外力作用，僅靠平臺(tái)本身千斤頂及支架推移桿伸縮，便可達(dá)到自移效果。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以拆卸，使用起來方便，效率高，省時(shí)，省力，省工。

該移架裝置自身設(shè)計(jì)多個(gè)懸掛點(diǎn)，便于支架推移桿懸掛，另外平臺(tái)上設(shè)置一根推移千斤頂，且有多處支點(diǎn)，用于支架的拐彎。支架在推移千斤頂?shù)淖饔孟拢揽恐c(diǎn)進(jìn)行調(diào)頭。本平臺(tái)主體由四部分組成，可以自由拆卸、調(diào)節(jié)左右面，可適用于井下各種環(huán)境。分別對(duì)支架的抗壓性、抗扭性等進(jìn)行計(jì)算校驗(yàn)，確定平臺(tái)可以承受高水充填支架的整架重量。

傳統(tǒng)支架拆除工作一個(gè)班由8個(gè)人僅撤出一臺(tái)支架，使用移架平臺(tái)后，一個(gè)班4個(gè)人便可撤出兩臺(tái)支架，大大提高工作效率及安全系數(shù)。

2.3 工作面整架運(yùn)輸校驗(yàn)

撤架時(shí)工作面安裝2臺(tái)JM-14型絞車，絞車最大牽引力140kN。整架運(yùn)輸時(shí)使用動(dòng)滑輪機(jī)構(gòu)，運(yùn)輸長(zhǎng)度101m，最大坡度為10°，使用鋼絲繩型號(hào)6×19S-28（直徑為28mm，最小破斷拉力530kN，重量q=2.83kg/m），每次運(yùn)輸整架重48t。鋼絲繩最大靜張力計(jì)算公式為：

式中：

P-鋼絲繩最大靜張力，N；

w-載重質(zhì)量，kg；

α-斜坡中產(chǎn)生最大拉力處的傾角，取最大傾角10°；

f1-支架在軌道上運(yùn)行時(shí)的阻力系數(shù)，整體滑道運(yùn)輸取0.15；

q-鋼絲繩單位長(zhǎng)度重量，kg/m：L-鋼絲繩長(zhǎng)度，m；

β-平均坡度，（°）；

f2-鋼絲繩運(yùn)行時(shí)阻力系數(shù)，取0.15。

一根鋼絲繩受到的最大靜張力P約為76.533kN，安全系數(shù)M=530/76.533≈6.93＞6.5，符合要求。絞車最大牽引力140kN大于絞車所受最大靜張力76.533kN，符合要求。

2.4 撤架工藝

2.4.1 原定撤架方案

11212工作面進(jìn)入撤架階段，取消原來撤架后掛袋充填的方式，變更為撤架后排木垛漫灌充填，具體如下：撤出液壓支架后在原支架區(qū)域排木垛支護(hù)，每撤出2套支架后排木垛，三花眼布置，每撤出10架后在掩護(hù)支架后緊貼掩護(hù)支架排一組木垛，視頂板情況可適當(dāng)增加木垛數(shù)量。木垛規(guī)格2600mm×2600mm，采用兩邊見鋸的板梁排列，板梁厚度為180mm。具體布置方式見圖3。要求木垛與巷道頂板接實(shí)，頂板不平處采用板坯墊平接頂，底板平整并接觸到堅(jiān)硬底板，每層木垛用扒鉅扒牢。撤架后工作面建密閉墻，充填工作分批次完成。

圖3 原撤架方案示意圖

2.4.2 改進(jìn)后撤架工藝

改進(jìn)后撤架工藝：將7架支架拉出作為掩護(hù)支架，撤架后不再用木垛支護(hù)，使用移架平臺(tái)方便撤出支架。具體如下：

當(dāng)充填支架頂梁距停采線5m位置時(shí)，進(jìn)入撤架階段。5m的距離可以保證支架移動(dòng)、調(diào)向旋轉(zhuǎn)的空間。將7架充填支架拉出，拆除支架后頂梁，并經(jīng)出架平臺(tái)調(diào)整方向后，自煤壁向采空區(qū)充填體方向布置。利用掩護(hù)支架保證出架空間的安全，連接支架推移和出架平臺(tái)。利用連接塊和40t大鏈將支架推移和鐵板連接，然后升抬底千斤頂，利用支架推移千斤頂將支架底座整體拉上移架平臺(tái)，通過收轉(zhuǎn)向千斤頂和絞車調(diào)整支架方向，用絞車把調(diào)整后的支架沿滑道運(yùn)至支架解體硐室。隨后續(xù)支架撤出1～7支架及出架平臺(tái)向前移動(dòng)。支架撤出要用單體配合時(shí)，送液必須用遠(yuǎn)方操作，單體頂支架時(shí)，單體底座必須支撐在牢靠的地方，防止單體滑脫。圖4為改進(jìn)后撤架工藝示意圖。

撤架后工作面充填方式不變，撤出10架后，在工作面和運(yùn)輸巷口壘板墻密閉，密閉墻間使用超高水充填料漫灌充填接頂。之后每撤10架壘板墻密閉進(jìn)行充填，要求充實(shí)接頂，待支架全部撤完后，在運(yùn)料巷壘墻密閉，使用超高水充填料充填密實(shí)。

圖4 改進(jìn)后撤架工藝示意圖

3 技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益分析

相對(duì)于以往超高水充填工作面末采時(shí)期上網(wǎng)上繩，撤支架空間采用排木垛支護(hù)及支架全部撤出后采用充填包高水充填的方式，11212超高水充填工作面頂板采取主動(dòng)支護(hù)與被動(dòng)支護(hù)相結(jié)合，錨網(wǎng)支護(hù)提高頂板整體性，采用掩護(hù)支架支護(hù)保證了工作人員的人身安全。充填支架每撤出15m距離對(duì)撤架空間進(jìn)行一次高水漫灌充填，最終采空區(qū)頂板下沉量最大300mm，頂板完整不垮落。在經(jīng)濟(jì)效益方面，按照100m的工作面切眼來算，省去排木垛板梁費(fèi)用36萬元、排木垛人工費(fèi)用3萬元和充填包費(fèi)用2.16萬元，共計(jì)41.16萬元。

4 結(jié)論

（1）末采時(shí)期頂板采用錨網(wǎng)支護(hù)增加了圍巖自承能力，提高頂板整體性，與高水充填的被動(dòng)支護(hù)相結(jié)合有效控制了頂板下沉。

（2）采用掩護(hù)支架替代排木垛支護(hù)，增強(qiáng)了支護(hù)強(qiáng)度，既保證了出架人員的安全，又節(jié)省了排木垛所需的材料費(fèi)和人工費(fèi)。

（3）移架平臺(tái)使得支架的整體式轉(zhuǎn)移工作非常順利，提高了安全系數(shù)，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。