梁 鴻

(山西西山煤電股份有限公司 西銘礦，山西 太原 030052)

隨著礦井機(jī)械化水平的不斷提高，綜合機(jī)械化采煤技術(shù)已逐步成為大多數(shù)礦井主要開(kāi)采方法，為適應(yīng)該種高效開(kāi)采方式，提高礦井工作面設(shè)備搬家效率，有利于加快采面銜接速度，提高礦井產(chǎn)量與生產(chǎn)效率[1-2]。

末采期間形成的撤架通道可視為特殊的保留巷道，受工作面末采影響，圍巖變形較大。針對(duì)末采過(guò)程中撤架通道圍巖變形劇烈現(xiàn)象，王衛(wèi)軍等人對(duì)撤架通道采動(dòng)影響下的圍巖塑性區(qū)進(jìn)行了模擬，并對(duì)撤架通道支護(hù)方式進(jìn)行了優(yōu)化；劉洪濤等人對(duì)撤架通道軸向應(yīng)力分布特征進(jìn)行了分析，針對(duì)性地提出了支護(hù)方案；楊仁樹(shù)等人對(duì)撤架通道圍巖失穩(wěn)因素進(jìn)行了分析，對(duì)巷道支護(hù)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)[3-5]。上述研究多采用提前施工撤架通道方式進(jìn)行末采，由于施工周期長(zhǎng)，礦壓顯現(xiàn)劇烈，影響采面銜接效率?；诖爽F(xiàn)狀，本文以西銘礦48703工作面條件為背景，對(duì)綜采工作面撤架通道施工技術(shù)進(jìn)行了研究，以期能夠?qū)崿F(xiàn)高效開(kāi)采。

1 工作面概況

西銘礦48703工作面開(kāi)采煤層為8號(hào)煤，煤層厚度平均為3.6 m，傾角平均為3°，工作面埋深在236～397 m范圍內(nèi)，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)采范圍內(nèi)煤層覆存穩(wěn)定。工作面傾斜長(zhǎng)度為215 m，推進(jìn)長(zhǎng)度為710 m，工作面頂?shù)装迩闆r如圖1所示。

圖1 工作面頂?shù)装逯鶢顖D

根據(jù)礦井銜接計(jì)劃，48703工作面即將結(jié)束，需對(duì)工作面設(shè)備進(jìn)行拆除、回撤，工作面布置示意如圖2所示。48703工作面正?；夭善陂g，老頂周期來(lái)壓步距平均為16.7 m，由于頂板巖層主要為石灰?guī)r等堅(jiān)硬巖層，來(lái)壓強(qiáng)度較大，動(dòng)載系數(shù)平均為1.4。

圖2 工作面巷道布置示意

2 工作面末采及撤架傳統(tǒng)方案

2.1 設(shè)備情況

48703工作面液壓支架型號(hào)為ZY8000/25/50型掩護(hù)式液壓支架，工作面內(nèi)布置有119臺(tái)，此外機(jī)頭、機(jī)尾處過(guò)渡支架選用ZYG8000/20/42 型掩護(hù)式液壓支架 2 臺(tái)、ZYT8000/20/42 型掩護(hù)式端頭液壓支架7臺(tái)(其中1架在單軌吊巷備用)，共計(jì)128臺(tái)液壓支架。

工作面兩巷道內(nèi)超前支護(hù)設(shè)備選用ZTC40000/25/45型超前支架(兩巷各4組，共8組)，采煤機(jī)選用MG500/1140-GWD(3 300 V)型采煤機(jī)，SGZ-900/1050(3 300 V)型刮板輸送機(jī)各1套。

根據(jù)礦井生產(chǎn)銜接安排，48703工作面設(shè)備拆除主要包括：48703單軌吊巷需拆除電控系列車(chē)1套；48703工作面內(nèi)需拆除液壓支架128臺(tái)，采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)各1套；48703膠帶巷需拆除破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)各1套，膠帶機(jī)2部。

2.2 末采工藝分析

相鄰48701工作面末采工藝為：當(dāng)工作面推進(jìn)至停采線前4～5 m時(shí)，對(duì)支架后方打開(kāi)支撐梁并打設(shè)單體支柱對(duì)頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，停采后在臨時(shí)支護(hù)下使用小絞車(chē)、平板車(chē)，將所有設(shè)備按順序依次撤出。該末采工藝無(wú)法對(duì)采面頂板形成有效支撐，并且隨著停采時(shí)間增長(zhǎng)，礦山壓力逐步增大，極易在撤出設(shè)備過(guò)程中出現(xiàn)礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，需對(duì)頂板圍巖進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，影響設(shè)備搬家速度。根據(jù)過(guò)去其他工作面情況，液壓支架撤除速度平均為3架/d，按此速度支架撤除時(shí)間需42 d，所有設(shè)備撤除時(shí)間平均達(dá)到55 d，該速度較慢，影響采煤工作面銜接效率，因此有必要對(duì)末采及設(shè)備搬家工藝進(jìn)行優(yōu)化。

3 撤架通道及末采工藝優(yōu)化

為提高工作面搬家速度，縮減末采時(shí)間，推進(jìn)綜采工作面銜接速度，以48703工作面條件為基礎(chǔ)，提出施工撤架通道進(jìn)行設(shè)備撤除工作，同時(shí)對(duì)設(shè)備搬家及末采工藝進(jìn)行了優(yōu)化。

1) 撤架通道大小設(shè)計(jì)。撤架通道參數(shù)主要受液壓支架影響，而高度是影響撤架的主要因素[6]。ZY8000/25/50型掩護(hù)式液壓支架運(yùn)輸最低高度不得低于3.5 m，因此本方案設(shè)計(jì)撤架通道寬度為4.0 m,高度為3.8 m.

2) 撤架通道施工工藝。撤架通道由采煤隊(duì)獨(dú)自施工完成，工作面至停采線約4 m時(shí)，使用采煤機(jī)施工臨時(shí)撤架通道，采煤機(jī)沿頂板割煤，采高控制在3.8 m，割第一刀后，由支架伸出前探梁并施工單體柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后施工頂板補(bǔ)強(qiáng)錨索作為永久支護(hù)，錨索選用直徑17.8 mm,長(zhǎng)度5.4 m的鋼絞線錨索，間距為1.5 m，錨索施工結(jié)束后完成第一個(gè)循環(huán)，然后開(kāi)始下一循環(huán)。整個(gè)撤架通道共施工4個(gè)循環(huán)，單個(gè)循環(huán)時(shí)間需要4 d，預(yù)計(jì)16 d完成整個(gè)撤架通道施工，并結(jié)束末采。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，綜采工作面推進(jìn)至距停采線15 m時(shí)，在液壓支架上方鋪設(shè)金屬網(wǎng)與鋼絲繩，同時(shí)對(duì)工作面巷道停采線前后5 m進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，并施工單體液壓支柱支撐頂板。工作面設(shè)備拆除回撤時(shí)，同時(shí)進(jìn)行膠帶巷、單軌吊巷設(shè)備的拆除、回撤工作。設(shè)備拆除順序如下：

1) 單軌吊巷：?jiǎn)诬壍跸锟刂婆_(tái)系列車(chē)—單軌吊巷超前支架—工作面刮板輸送機(jī)機(jī)尾—采煤機(jī)—工作面輸送機(jī)中間部分—工作面輸送機(jī)機(jī)頭部分—破碎機(jī)—轉(zhuǎn)載機(jī)—自移機(jī)尾—膠帶巷超前液壓支架—液壓支架。

2) 膠帶巷：二部膠帶中間部分—二部膠帶—轉(zhuǎn)載機(jī)—膠帶巷超前液壓支架后段—破碎機(jī)—膠帶巷超前液壓支架后段—二部膠帶機(jī)尾—二部膠帶頭設(shè)備—一部膠帶中間部分—一部膠帶膠帶—一部膠帶機(jī)尾—膠帶頭設(shè)備。

所有設(shè)備采用分件解體、分件拆除、分件裝車(chē)運(yùn)輸、回撤的方法，使用小絞車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，拆除方法如下：

1) 單軌吊巷設(shè)備：?jiǎn)诬壍跸锘爻返碾娍叵盗熊?chē)設(shè)備及工作面拆除、回撤的設(shè)備按照拆除工序逐個(gè)完全解體后，小件設(shè)備、電纜等采用人工抬扛、 拉移至指定地點(diǎn)裝車(chē)?yán)壚喂?，使用單軌吊進(jìn)行運(yùn)輸；大件設(shè)備使用手拉葫蘆起吊拉移或使用絞車(chē)滑輪相互配合拉移的方法，將其拉移至單軌吊軌道梁下，使用單軌吊進(jìn)行運(yùn)輸。

2) 膠帶巷設(shè)備：膠帶巷回撤的設(shè)備按照拆除工序逐個(gè)完全解體后，小件設(shè)備、電纜等采用人工抬扛、拉移至指定地點(diǎn)裝車(chē)?yán)壚喂?，使用單軌吊進(jìn)行運(yùn)輸；大件設(shè)備使用絞車(chē)?yán)频姆椒ǎ瑢⑵淅浦羻诬壍踯壍懒很壍老路?，使用單軌吊機(jī)車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸。

3) 液壓支架：支架在回撤前，在撤架通道的機(jī)頭處打設(shè)一個(gè)木垛，木垛大小為2 m×2 m，采用直徑 200 mm 紅松圓木，并打設(shè)中心柱，高度保證接頂嚴(yán)實(shí)。撤架時(shí)，首先將工作面2號(hào)支架降柱，然后將其調(diào)向、拖出，再將1號(hào)架降柱順出，作為第一個(gè)掩護(hù)架(簡(jiǎn)稱(chēng) 1號(hào)掩護(hù)架)，以此為一個(gè)循環(huán)，依次回撤支架至120號(hào)液壓支架。剩余支架的撤除使用快速回撤設(shè)備回撤，并采用雙架掩護(hù)法對(duì)巷道三角區(qū)域頂板進(jìn)行維護(hù)，隨后回撤絞車(chē)及其他設(shè)備，最后兩架支架撤除時(shí),先將 1#掩護(hù)架撤除，打設(shè)木垛支撐頂板，然后再撤除支架。

48703工作面現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用上述研究方案后，相比于傳統(tǒng)末采方案，具有以下兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：

1) 時(shí)間性。采用優(yōu)化后的施工方案，撤架通道圍巖在永久支護(hù)下圍巖穩(wěn)定，極大地提高了設(shè)備撤除速度，設(shè)備拆除時(shí)間大量縮減，與過(guò)去相比，工作面支架撤架速度達(dá)到7架/d，新方案撤架通道施工時(shí)間需16 d，支架撤除時(shí)間為19 d，設(shè)備拆除總時(shí)間為44 d，相比過(guò)去方案用時(shí)縮減了11 d，并且該方案施工簡(jiǎn)單，為綜采工作面的生產(chǎn)銜接節(jié)省了較多時(shí)間。

2) 經(jīng)濟(jì)性。新方案在撤架通道施工過(guò)程中，可多回收煤炭資源570余t，按照噸煤價(jià)格1 600元/t計(jì)算，直接經(jīng)濟(jì)效益約為90余萬(wàn)元。此外，由于撤架通道施工在采面推進(jìn)過(guò)程中完成，不再受采面采動(dòng)影響，減少了圍巖維護(hù)成本，產(chǎn)生間接經(jīng)濟(jì)效益約為40余萬(wàn)元。

5 結(jié) 語(yǔ)

1) 傳統(tǒng)末采工藝無(wú)法對(duì)采面頂板形成有效支撐，并且隨著停采時(shí)間增長(zhǎng)，礦山壓力逐步增大，極易在撤出設(shè)備過(guò)程中出現(xiàn)礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，影響設(shè)備搬家速度，需對(duì)末采及設(shè)備搬家工藝進(jìn)行優(yōu)化，提高搬家速度。

2) 提出采用施工撤架通道方法進(jìn)行設(shè)備拆除工作，對(duì)工作面撤架通道參數(shù)及施工工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì)，撤架通道斷面大小為4.0 m×3.8 m，由采煤隊(duì)獨(dú)自施工完成。同時(shí)優(yōu)化了設(shè)備搬家方案，根據(jù)新方案實(shí)施效果，該工藝能夠節(jié)省大量時(shí)間，施工效果較好。