綜采工作面撤架施工及末采施工工藝優化研究

王宇飛

（潞安化工集團漳村煤礦，山西 長治 046000）

由于礦井機械化水平逐漸上升，綜合機械化采煤技術逐漸被絕大部分的礦井所使用，而且綜合機械化是礦井開采中最關鍵的開采方式，為了更好的適應機械化采煤技術，就要將設備搬家效率銜接速度提高，繼而將綜采工作面的生產效率和產量提高。

在末采期間會有撤架通道形成，將該撤架通道當作保留巷道，并且保留巷道具有特殊性，末采對撤架通道的影響，增加了圍巖變形量。就末采期間撤架通道圍巖發生劇烈變形的狀況而言，王衛軍等人模擬了圍巖塑性區，且圍巖塑性區受撤架通道采動的影響，優化了撤架通道的支護措施；劉洪濤等人分析了撤架通道的軸向應力的分布狀況，并提出對應的支護方案；楊仁樹等人分析了撤架通道圍巖穩定性降低的原因，并設計了巷道支護方案。以上研究絕大部分末采所使用的方法是提早施工撤架通道，因為施工周期比較長，礦壓增加明顯，對采面銜接效率產生很大影響。以上述狀況為基礎，將潞安化工集團某礦48703綜采工作面工程狀況當作背景，研究了傳統撤架施工工藝，期望提高開采效果。

1 簡述工作面狀況

潞安化工集團某礦48703 工作面所開采煤層是8號煤，8 號煤層的傾角、厚度的平均值分別是3°、3.6m，工作面的埋深范圍是236～397m，煤層結構比較簡單，煤層覆存在開采的區域中的穩定性較好。工作面的推進長度與傾斜長度分別是710m、215m，表1 就是工作面頂底板巖性情況表。

表1 工作面頂底板巖性情況表

按照礦井銜接方案，在48703 工作面將要結束時，需要回撤、拆除工作面設備，圖1 就是工作面布置圖。在48703工作面回采時，周期性的老頂來壓的平均步距是16.7m，因為堅硬巖層是頂板巖層的關鍵含量，因此就會有較大的來壓強度，動載系數是1.4。

圖1 工作面巷道布置示意

2 工作面傳統的撤架與末采方案

2.1 簡述設備狀況

將128臺掩護式液壓支架布置到48703工作面中，型號是ZY8000/25/50 的掩護式液壓支架的數量是119臺，還有作為過渡使用、置于機尾機頭的型號分別是ZYG8000/20/42、ZYT8000/20/4，對應的數量分別是2臺、7臺（有1臺液壓支架作為備用置于單軌吊巷）。

在工作面巷道中，會選用1套型號是ZTC40000/25/45的超前支架，1套型號是MG500/1140-GWD（3300V）的采煤機，刮板輸送機選用型號是SGZ-900/1050（3300V），數量是1套。

按照礦井銜接計劃，需要拆除48703工作面的設備為：需要拆除48703工作面單軌吊巷中的1套電控系列車；需要拆除48703工作面中的128臺液壓支架，1套刮板輸送機、1套采煤機；需要拆除48703膠帶巷中的1套轉載機、1套破碎機、2部膠帶機。

2.2 分析工作面末采工藝

48701 工作面與48703 工作面相鄰，48701 工作面的末采工藝是：在48701工作面與停采線距離4～5m時，頂板會通過打開支架后面的支撐梁以及對單體支柱進行打設來實現臨時支護，在停采之后，平板車、小絞車會在臨時支護的作用下，按順序將全部設備撤出[1]。此末采工藝不能有效的支撐采面頂板，那么就會增長停采時間，繼而增加了礦山壓力，當撤出設備期間就極易有礦壓顯現出現，那么，就要對頂板圍巖的支護強度進行補強，對設備搬家的進度有很大影響。按照之前別的工作面的狀況，1d就可以撤除3架液壓支架，按這個速度來撤除支架所需要的時間是42d，全部設備撤除需要55d，撤除時間比較長，速度比較慢，對工作面的銜接效率有很大影響，所以，一定要優化與完善設備搬家、末采工藝[2]。

3 優化末采工藝及撤架通道

為了將其搬家速度提高，減少末采時間，加快銜接速度，就將48703 工作面工程狀況當作基礎，將設備撤除工作在撤架通道中進行提出來，于此同時，還優化了末采工藝與設備搬家工藝。

（1）設計撤架通道的大小。液壓支架的高度會直接影響撤架通道的有關參數。掩護式液壓支架且型號是ZY8000/25/50的最低運輸高度要在3.5m以上，所以，在本方案中，所設計的撤架通道的高與寬分別是3.8m、4.0m。

（2）撤架通道施工工藝分析。完成撤架通道施工的是采煤隊，且采煤隊未和其他隊合作，在工作面距離停采線4m 時，采煤機就會對撤架通道進行施工，采煤機割煤時會順著頂板進行，并將采煤高度控制到3.8m左右，在切割首刀之后，支架將前探梁伸出并對臨時支護單體柱，然后在對頂板進行補強錨索的施工并當作永久支護，所使用的錨索是鋼絞線錨索，且鋼絞線錨索的直徑、長度分別是17.8mm、5.4m，相鄰錨索的距離是1.5m，在完成錨索施工之后，首個循環就完成了，繼而開始第二個循環。整體的撤架通道的施工一共有4個循環，每個循環所需要的時間是4d，那么整體撤架通道的施工預計要16d，而且也完成了末采[3]。

4 實際應用

按照設計方案，在綜采工作面推進到和停采線距離1.5m 時，就要將鋼絲繩與金屬網敷設到液壓支架頂部，與此同時，在距離停采線5m 的區域中施工補強支護，還要單體液壓支柱施工，來支撐頂板。同時進行設備、單軌吊巷、膠帶巷的回撤、拆除工作。下面即為設備需要拆除的部分：

（1）單軌吊巷拆除:①液壓支架；②膠帶巷的超前液壓支架；③自移機尾；④轉載機；⑤破碎機；⑥輸送機的機頭、機尾、中間部分；⑦⑧采煤機；⑨超前支架；⑩控制臺系列車。

（2）膠帶巷的拆除:①二部膠帶帶頭、中心、機尾、部分；②一部膠帶膠帶、中心、帶頭、機尾部分：③轉載機；④超前液壓支架末尾；⑤破碎機；⑥二部膠帶。

全部設備選取分件裝車、解體、回撤、拆除的方法，選取小絞車來運輸，以下即為拆除方法：

（1）拆除單軌吊巷設備的方法:單軌吊巷控制臺系列車與工作面所回撤的設備要依據拆除順序逐一解體之后，會通過人工拉移、抬杠將電纜、小件設備等拉到規定位置進行裝車與捆綁，保證捆綁牢固，在通過單軌吊來運輸小件設備、電纜等；通過手拉葫蘆的起吊或者配合絞車滑輪產生的拉移來把大件設備拉到其軌道梁底部，在通過單軌吊來運輸大件設備。

（2）拆除膠帶巷設備的方法:依據拆除步驟將膠帶巷回撤設備依次解體，電纜、小件設備等會通過拉移、人工抬杠的方法，將電纜、小件設備等拉到規定位置裝車與捆綁，并確保捆綁牢固，在通過單軌吊來運輸電纜、小件設備等；大件設備會通過絞車拉移，把大件設備拉移到規定位置，在通過單軌吊機車來運輸大件設備[4]。

（3）拆除液壓支架:在未回撤支架時，要將規格是2mx2m 的木垛打設到撤架通道機頭位置，木垛所使用的是紅松圓木，并且紅松圓木的直徑是200mm，將中心柱進行打設，確保接頂的密封性。在撤架過程中，首先要降柱工作面中的2號支架，然后把降柱后的2號支架的方向進行調整，并把2 號支架拖出，再降柱1 號支架并順出，并把1 號支架當作1 號掩護架，這樣一個循環就形成了，從1號～120號液壓支架，按順序回撤。別的支架撤除會使用雙架掩護、迅速回撤設備的方法來維護三角位置的頂板，繼而將絞車與別的設備回撤，當撤除末尾的2 架支架時，要先撤除1 號掩護支架，將木垛打設，來對頂板進行支撐，繼而將支架撤除[5]。

將以上研究方案使用到48703工作面，并和傳統末采計劃進行比較，研究方案的優勢為：

（1）時間性。施工方案在優化并在現場使用之后，撤架通道圍巖由于永久支護的作用而使圍巖更加穩定，將設備撤除速度提高，提高了設備拆除效率，相較于過去，工作面1d可撤架7架支架，優化后的施工方案的撤架通道只需16d的施工時間，一共需要19d來撤除支架，需要44d拆除設備，和傳統方案進行比較，用時減少了11d，而且新方案易施工，縮短了生產銜接時間。

（2）經濟性。當撤架通道使用優化后的施工方案進行施工期間，煤炭資源的回收比傳統方案大概多了570t，若煤炭按照1600元/t來計算，那么，直接經濟效益大概是90萬元左右。除此之外，因為采面推進期間就將所實施的撤架通道完成了，采面采動對所實施的撤架通道沒有太大影響，那么，就將維護圍巖的成本下降了，就會有40萬左右的間接經濟效益產生[6]。

5 結束語

（1）傳統的末采工藝不能有效支撐采面頂板，而且，因為施工周期比較長，礦壓增加明顯，停采時間的逐漸增加，當撤出設備期間就極易有礦壓顯現出現，對設備的搬家速度有很大影響，因此，必須要優化設備搬家及末采工藝，將搬家速度提高。

（2）將使用撤架通道施工來拆除設備的方法提出來，并設計了撤架通道的施工工藝與有關參數，撤架通道斷面的規格是4.0m×3.8m。于此同時，將設備搬家方案進行了優化，按照新方案實際使用效果，新方案可以縮短時間，提高了施工效果。