張村礦四3-11100綜採工作面下刀把段倒回支架技術的
理論研究與實踐
孫欽坤（平頂山市瑞平煤電****，河南平頂山 467500）
摘要：四3-11100綜採工作面經設計改造成「下刀把」，需對刀把段支架、裝置進行回撤，按照傳統綜採工作面的綜採支架回撤順序都為從下往上進行**，這樣以來通工作面需做超前形成出架通道，風巷拉底、擴幫工作量大，不但投用大量的人力和物力，而且回撤周期長，**針對以上的不足，研究探索一種回撤的新模式以適應回撤條件的變化，即採用從上向下綜採支架回撤技術，並介紹了在回撤過程中的頂板管理措施，經過實踐證明，該技術是成功的，為綜採支架的**方式探索了一條新途徑，同時也給煤礦企業帶來了新的安全保障和良好的經濟效益。
關鍵詞：綜採支架；倒回；回撤技術；頂板管理；安全保障
綜採工藝已經在我國煤礦開採中成功應用多年，不僅提高了煤礦地下開採的機械化水平，而且減少了工作面頂板事故的發生。一方面綜採工藝需要的裝置多和體積大，另一方面控制頂板效果差，材料投入多，勞動強度大，再因為回撤過程中控頂面積大，頂板易垮落，造成作業空間斷面的減小而影響通風，使作業場所瓦斯與煤塵濃度超限，容易導致一些安全事故的發生，所以傳統的綜採工作面收尾撤架所用時間週期比較長和安全性不高等。本文針對傳統綜採工作面收尾撤架的不足，並結合張村礦四煤首採區四3-11100綜採工作面現場實際，成功研究綜採工作面倒回支架技術並應用該礦，不但為該礦節約回撤時間和提高安全防護，而且有利於節約拆除成本和提高生產效率。
1 工作面概況
四3-11100綜採工作面位於四3煤首採區西翼，北鄰四3-12020採面（尚未掘進），南鄰四3-11080採面（已回採結束），西至zf41正斷層西部尖滅處，東鄰四ⅱ採區專用回風下山。工作面傾斜長122m，煤層傾角26°～34°，煤層平均厚度2.6m。
煤層直接頂為泥岩或砂質泥岩，底板為泥岩。
工作面採用走向長壁後退式採煤，選用支架為zy4000-14/30型掩護式液壓支架，由於工作面下半段受北風井保護煤柱影響，後考慮到煤炭資源的**以及工作面接替緊張，經設計改造工作面甩「下刀把」，回撤工作面下刀把段支架、裝置後，最後再繼續推採到停採線。工作面（下刀把段）回撤布置如圖1。
圖1 工作面（下刀把段）回撤布置示意圖
2 回撤工藝的確定
由於風巷掘出時間長、受大斷層及伴生斷層影響，機尾段煤層變薄且風巷變形嚴重，修復工作量太大，運輸環節較多。以往綜採撤面均採用從下向上回撤，因該工作面甩「下刀把」，用該方法施工工藝較複雜，存在回撤前期工程量大、投入材料多、人力多，回撤期間運輸線路長、瓦斯管理困難等問題。
經過對機巷和風巷架棚支護巷道的觀測。結合該煤層頂板情況，充分利用架棚支護的特點及頂板支護的經驗，對支架出架空間和支架控頂區採用架棚、上鋼絲繩進行聯合支護，並嘗試回撤支架的順序從上往下（中間28架往機頭方向）進行**。
3 支架控頂區到煤壁間的支護設計
架棚支護是煤礦井下最實用、最方便、最快捷和效果比較好的支護方式，在井下應用比較廣泛，可以說煤礦井下目前大部分回採巷道替棚都採用這種支護方式，結合本礦實際最終確定選擇架棚支護。
3.1 鋪設金屬網
3.1.1 鋪設金屬網質量要求
走向搭接600mm，傾向搭接200mm，扎絲以200mm乙個扎結為標準，在100至200mm之間。保證雙片網，沿走向順山錯茬搭接，即下金屬網搭接在上片之上。
確保上網、聯網質量，生產過程中破網處及時補網，防止撤架期間頂板漏矸。
3.1.2 鋪設鋼絲網的方法
1）降架，降200mm左右；
2）收平衡千斤頂；
3）將展開的金屬網填到支架前梁上，並用扎絲與頂板上的金屬網連在一起；
4）用單體柱配合圓木或半圓木打成順山丁字柱，拖住金屬網；
5）伸平衡千斤頂，同時公升架，達到前梁平面接觸頂板。
3.2 鋪設鋼絲繩
3.2.1 鋪設鋼絲繩的位置
1）當工作面的第一片金屬網全部進入支架距梁端500mm時，即可鋪設第一根壓網鋼絲繩。
2）當第一根壓網鋼絲繩進入支架1m時，開始正常鋪設鋼絲繩。
3.2.2 規格及數量
1）規格：ф24.5鋼絲繩；每根繩長50m。
2）數量：15根；沿工作面走向方向每隔0.6m鋪設一根鋼絲繩。
3.2.3 鋪設鋼絲繩方法
1）鋪設鋼絲繩時，把鋼絲繩從上向下展開拉直，機頭及28架以上留出5m長的鋼絲繩繩頭，用繩頭固定鋼絲繩，鋼絲繩拉直後，從一端向另一端依次與金屬網連線，鋼絲繩與金屬網每間隔0.2m用扎絲扎結，雙絲雙扣。鋼絲繩連在金屬網的下方，保證鋼絲繩的平直。
如果鋼絲繩有接頭，必須用配套的繩卡3個以上連線，確保把鋼絲繩連線牢固，鋼絲繩與金屬網連線後，依次移架。
2）工作面機頭所剩餘的鋼絲繩繩頭固定在工字鋼梁上和木垛上，並用不少於5個的配套鋼絲繩繩卡固定，28架以上隨推進放置支架前梁上將支架公升起固定。
3.3 架棚
工作面從支架樑端到煤壁的頂板採用架棚支護，根據理論與本礦實際相結合最終確定為機頭5架架設三棚，棚間距為0.5m，中間段每架架設兩棚，棚間距為0.75m，頂板破碎地段根據實際情況加強架設棚梁的數量。
棚梁使用2.5m的圓木，一端放在支架頂樑上；另一端用圓木打好貼幫腿支護，一樑一腿，棚腿要打在底板堅硬的地方，煤壁用金屬網和大板等背嚴、剎實。
4 回撤工序
4.1 金屬網、鋼絲繩與架棚的支護
機巷和風巷均為工字鋼棚支護巷道，在工作面距下半段停採線1.8m到停採線時，採用鋪設金屬頂網和架棚來控制控頂距離和出架通道。割第一刀煤時，每割煤3～5架後，空頂處打上臨時支護，然後降架，在每台支架的頂樑上沿走向架設兩根φ150*1500mm長的圓木，木棚間距為0.
75m，然後公升架支護頂板。割第二刀煤時，向前竄出0.6m的圓木到煤壁，然後公升架支護頂板。
割第三刀煤時，用單體柱推移輸送機到停採線並更換木樑支護到停採線。每割煤3～5架後，木樑下打上點柱然後降架，在支架頂樑上插入φ150*2500mm的圓木，替換下φ150*1500mm的圓木，頂板破碎段圓木可以不去掉，按規定架設木樑，確保圓木接頂嚴密，支架公升緊後，煤壁側樑端用圓木打上貼幫腿，用抓釘在梁腿結合處固定，底板鬆軟時棚腿要墊好柱鞋。頂、幫背嚴、剎實，貼幫腿扎腳不少於0.
25m。待出架通道頂板架棚支護完後，在木棚下上兩根鋼絲繩並與木樑及金屬頂網用扎絲進行扎點連線，鋼絲繩兩頭架設壓繩木垛並固定。鋪設金屬網、鋪設鋼絲繩、架棚支護示意圖，如圖2所示。
圖2 工作面鋪設金屬網、鋪設鋼絲繩、架棚示意圖
4.2 支架（裝置）的回撤
在綜採工作面裝置回撤當中，難度最大的就是液壓支架的回撤。目前比較成功的液壓支架回撤方法主要有兩種：一種是工作面留有通道的回撤方法，即當工作面推進至停採線時將工作面採直，並達到規定高度，然後再各3～4刀煤，只推輸送機不移架，留出出架通道，「通道法」準備工作量小，控頂距小，材料消耗少，相對安全可靠，因此目前大多選用這種方法；另一種方法是開輔助巷道的回撤方法，即預先在停採線位置開掘平行於工作面的回撤輔助巷，並掘乙個或兩個聯絡巷與工作面貫通，從輔助巷向外回撤液壓支架。
根據張村礦四煤首採區四3-11100綜採工作面的實際情況，採用工作面留有通道的回撤方法並進行改進以其適合本礦的新技術，即下行式回撤技術，支架（裝置）採用從機尾向機頭方向回撤，經機巷下幫絞車配合機巷裝架絞車直接拉到裝車間平板車上裝車外運。回撤第一架前先在機巷下幫安設一部回柱絞車。回撤時採用絞車配合單體支柱抽出支架，並由絞車下拉支架到機巷。
由於支架撤除後，支架頂樑上浮岩層是金屬頂網配合鋼絲繩聯合支護，頂板需再進行二次支護，棚梁下打3棵點柱，其位置分別在距幫腿0.5m、1.5m、1.
7m處，在採空區側每根鋼絲繩上點一根木點柱。該支護在短時間內頂板垮落不影響下一台支架的回撤，按此方法從上向下逐架撤除支架。出架通道頂板由於採用金屬頂網、架棚、鋼絲繩聯合支護，頂板基本不垮落，從而保證了通風斷面。
4.3 裝架工藝
裝架平台安裝在工作面機巷距工作面適當距離處並穩設牢固，整體支架利用平台裝車，機巷內有1台裝架絞車把支架緩慢拉到平台上。平板車採用連線銷與裝架平台連線，裝車不正或偏斜採用單體液壓支柱進行調整。
5 支架回撤技術的安全管理措施
5.1 頂板管理措施
本礦支架頂樑上覆岩層採用金屬頂網、架棚配合鋼絲繩聯合支護的，頂板岩石在短時間內垮落部分對下一台支架的回撤影響不大，按此方法從上向下逐架撤除支架。出架通道頂板由於採用金屬頂網、架棚、鋼絲繩聯合支護，頂板基本不垮落，從而保證了通風斷面，但為了進一步加強頂板管理，每隔5m在出架通道和採空區內各打乙個木垛來加強支護，這樣在整個回撤過程中處於安全。
5.2 頂板破碎處防冒措施
由於本礦該工作面構造多頂板較破碎，因此加強破碎帶的防冒措施研究。
1）嚴格執行敲幫問頂制度，隨時觀察周圍頂板、煤壁情況，及時打好臨時支護，防止片幫、掉頂、掉矸傷人；嚴禁空頂作業。
2）出架前應該先檢查該處的頂板情況，是否存在安全隱患，是否存在有漏冒可能，在出架前和出架過程中，需要安排有專人觀察頂板情況，並配備足夠的單體柱和板梁，隨時做好臨時支護的準備。
3）當支架回撤後，在破碎帶處應該及時對頂板進行支護，必要時應擺木垛來加強支撐，使其頂板相對穩定。
5.3 通風管理措施
1）支架回撤期間，將支架通道作為通風巷道，受支架回撤後端麵變小影響，保證回撤工作面有足夠風量來達到安全通風。
2）從支架回撤起，直至工作面下半段封閉，風機要正常開，且要有備用風機，在機巷下幫絞車窩及下隅角各設1道導風簾確保瓦斯不積聚。
3）至少有一台區域性通風機作為備用，當工作面回撤瓦斯湧出量較大時，採用區域性通風機對工作面進行供風，使瓦斯濃度在安全標準內，以保證撤架人員安全。
4）回撤支架期間要求瓦斯檢查員現場迴圈檢查並現場交**。
5）支架回撤時，禁止強拉硬拽，以防火花產生，避免瓦斯事故的發生。
5.4 防倒防滑措施
由於採用的是下行式回撤技術，對支架由上向下逐架撤除，在向下拖運支架時，大傾角支架用牽引絞車在四連桿上進行聯鎖，可以防滑防倒，牽引絞車隨支架撤除向下移動，防止下方待撤支架下滑。對撤除的單體柱和板梁等物品要及時運走，以防下滑傷人事故。
回架時，為防止上方發生滾矸等情況，在回撤地點3m處設定兩道封閉全斷面的防護網，隨回撤及時下移。
6 應用效果
1）張村礦自使用綜採技術以來，撤面時頂板支護採用鋪金屬網和鋼絲繩進行支護，出架空間用圓木架棚支護，保證了通風斷面，支架撤除後原空間和出架通道採用密集木點柱和木垛進行支護，確保了頂板支護強度，杜絕了頂板事故。按照原回撤方法進行**預計20d以上，而該工作面採用從上向下撤除液壓支架，從架棚做出架通道開始到回撤完畢並恢復上半段工作面生產所用時間為8d，比採用老方法，節約時間約1/3以上。
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