大傾角綜采工作面收作快速拆除技術(shù)

譚輔清

（淮南礦業(yè)集團(tuán) 潘四東煤礦，安徽 淮南 232001）

綜采工作面回采收作后需要將機(jī)電設(shè)備快速拆除[1-2]，一是盡快封閉工作面，降低采空區(qū)內(nèi)遺煤自燃發(fā)火的安全隱患[3-4]；二是縮短拆除通道空間維護(hù)時間，減小巷道圍巖變形對設(shè)備拆除及轉(zhuǎn)運空間的影響；三是可以縮短設(shè)備租賃使用及維護(hù)時間，降低生產(chǎn)成本。目前來看[5-11]，綜采工作面快速拆除主要是拆除前的條件準(zhǔn)備，包括回采狀態(tài)調(diào)整，頂板管理，通道擴(kuò)刷等，其次是拆除設(shè)施及運輸環(huán)節(jié)準(zhǔn)備，最后是設(shè)備拆除工藝。在這三者之中，前兩者可以合理組織，平行作業(yè)，減小對拆除工期的影響；第3項中支架拆除是整個工作面拆除收作的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，起著決定作用。因此，做好工作面拆除前的準(zhǔn)備條件，選著合理的支架拆除工藝是綜采工作面快速拆除的關(guān)鍵。結(jié)合淮南礦區(qū)某礦11413綜采工作面拆除實踐，總結(jié)了快速拆除關(guān)鍵技術(shù)及工藝。

1 工作面概況

11413工作面設(shè)計面長117 m，走向長度600 m，回風(fēng)巷標(biāo)高-458～-480 m，進(jìn)風(fēng)巷標(biāo)高-502～-530 m，傾角 14°~30°，平均 22°。該工作面煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，平均煤厚4.3 m，平均夾矸1.6 m。直接頂為砂泥巖互層，均厚3.2 m；基本頂為中粗砂巖，厚11.8 m。直接底為泥巖，厚度1.6m；基本底為粉細(xì)砂巖，厚度11.2 m。工作面采用綜合機(jī)械化回采，全部垮落法方式管理頂板。工作面設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如下：①MG750/1775-WD采煤機(jī)1臺，總裝機(jī)功率為 1 775 kW，生產(chǎn)能力為 2 000 t/h；②ZZ13000/24/50液壓支架61架，支架質(zhì)量38.8 t，ZZG13000/21/42液壓支架6架，支架質(zhì)量34.5 t；③SGZ1000/1400刮板輸送機(jī)1臺，總裝機(jī)功率為2×700 kW，生產(chǎn)能力為2 500 t/h。

2 大傾角拆架通道快速準(zhǔn)備

2.1 收作前條件準(zhǔn)備

綜采工作面收作前主要是考慮液壓支架拆除的條件準(zhǔn)備，一是頂板支護(hù)管理，確保支架在可靠的支護(hù)條件下作業(yè)；二是預(yù)留支架拆除通道，給支架調(diào)向、運輸提供安全作業(yè)空間；三是有效控制工作面機(jī)電設(shè)備狀態(tài)，防止刮板機(jī)和支架過度下滑造成下風(fēng)巷運轉(zhuǎn)空間不暢。

11413工作面采取聯(lián)金屬網(wǎng)和鋼絲繩的方式準(zhǔn)備收作條件，工作面于上繩位置前28 m開始調(diào)整采向，合理控制機(jī)頭、機(jī)尾進(jìn)刀比例，直至與初始上繩位置平行。之后工作面平推，每隔600 mm沿傾向在雙層金屬網(wǎng)上聯(lián)鋼絲繩（φ≥21.5 mm），當(dāng)?shù)?根鋼絲繩到達(dá)支架尾粱落地后，上繩結(jié)束。

2.2 拆架通道快速擴(kuò)刷

11413工作面拆架通道采用錨梁網(wǎng)支護(hù)，斷面尺寸為4.3 m×3.4 m（寬×高）。通道寬度人工一次擴(kuò)刷到位，高度分2次施工，第1次人工擴(kuò)刷2.0 m高，第2次煤機(jī)排底直至設(shè)計高度。進(jìn)行煤機(jī)二次排底時，采用單體輔助推移刮板機(jī)，推移步距與煤機(jī)截割深度一致，擴(kuò)刷至設(shè)計寬度和高度后，再使用單體、錨鏈配合推移千斤頂將刮板機(jī)退回。人工最后再清理找平，并補(bǔ)打幫部錨桿，整個拆架通道擴(kuò)刷結(jié)束。工作面拆架通道支護(hù)及布置圖如圖1。

圖1 工作面拆架通道支護(hù)及布置圖

拆架通道采用錨梁網(wǎng)支護(hù)，以及煤機(jī)排底的方式極大地提高作業(yè)效率，減輕了勞動強(qiáng)度。同時，底板加固可以與下幫部支護(hù)平行作業(yè)，減小了工序間影響時間，有效縮短了工作面收作封閉工期。

2.3 拆架通道底板加固

11413工作面收作期間受DF9斷層影響，工作面整體傾角增大，局部傾角達(dá)35°～40°，且為煤層底板，裂隙發(fā)育，松軟破碎，極易抽底失穩(wěn)，給通道擴(kuò)刷準(zhǔn)備及拆架作業(yè)造成不穩(wěn)定因素。對此，通道底板采取錨網(wǎng)封底支護(hù)方式管理，底板全斷面鋪設(shè)金屬網(wǎng)，并配合錨桿加固。錨桿采用φ20 mm×2 000 mm普通錨桿，橫向布置，間排距為1 000 mm×2 000 mm。布設(shè)錨桿位置在底板挖設(shè)4 300 mm×200 mm×100 mm（長×寬×深）溝槽，避免影響支架拆除拉移。工作面拆架通道底板加固支護(hù)圖如圖2。

圖2 工作面拆架通道底板加固支護(hù)圖

3 無坑木拆架關(guān)鍵技術(shù)

3.1 出架方案及選擇

出架方式考慮2個方案：一是常規(guī)拆架，即支架在面內(nèi)調(diào)向后通過軌道拉移出工作面；二是根據(jù)11413工作面特點，采取直接順底板拖拽方式出架。

方案一的常規(guī)出架方式需在面內(nèi)布置軌道，同時為防止支架歪斜掉道對支架控制要求高，在大傾角條件下還需對軌道采取特殊加固措施，軌道安裝復(fù)雜，且支架運輸效率低。方案二減少了軌道安裝及加固施工，順地拖拽方式出架操作容易，安全隱患小，且固底支護(hù)也為該出架方式創(chuàng)造了前提條件。因此，綜合分析，11413工作面采取方案二出架方式。

3.2 拆除設(shè)備布置

工作面拆除設(shè)備布置圖如圖3。

圖3 工作面拆除設(shè)備布置圖

支架拆除裝置主要為回柱絞車，并根據(jù)運輸牽引需要布置在巷道合適位置，配合手拉葫蘆、回頭滑輪等器具起到牽引、調(diào)向、防到、對拉等作用。11413工作面根據(jù)巷道起伏狀況，以及運輸需要共布置11部絞車。5#絞車主要是將工作面拆除的支架拉移至巷道外口；9#絞車起到配合、對拉的作用；6#絞車為面內(nèi)出架時調(diào)向用；7#、8#為面內(nèi)拆架用，起到牽拉、防到作用；10#、11#絞車為通道內(nèi)調(diào)向、防到用，并輔助牽拉絞車出架。

3.3 支架拆除流程

工作面需首先拆除1#支架，以為后續(xù)布置掩護(hù)架準(zhǔn)好空間。拆除時，先在1#支架前方靠近煤壁側(cè)頂板打起吊錨索安裝回頭滑，利用10#調(diào)向和11#防倒絞車，配合回頭滑輪將支架拉出架窩，之后將支架調(diào)至與煤壁平行，再通過7#、8#絞車配合牽拉順地拖拽出拆架通道，至上風(fēng)巷裝車平臺后轉(zhuǎn)運出工作面。工作面無坑木拆架工藝示意圖如圖4。

圖4 工作面無坑木拆架工藝示意圖

在拆除1#支架后，通過相同方式將2#、3#支架拉出架窩，并調(diào)向與煤壁平行，布置為掩護(hù)架，如圖4（a）。掩護(hù)架成交錯布置，靠煤壁側(cè)的2#支架超前3#架約半個支架長度，隨著支架拆除邁步式前移。

掩護(hù)架布置好后，進(jìn)入正常拆架流程，即按順序從機(jī)頭往機(jī)尾方向拆除剩余支架，如圖4（b）。出架窩方式與上述拆除1#架相同，之后用7#、8#及6#絞車相互配合將支架牽拉出工作面。

待拆至最后 2架（66#、67#）時，進(jìn)入拆架收作階段，如圖4（c）。先拆除位于采空區(qū)側(cè)3#掩護(hù)架，并在拆除65#后及時在架窩處架設(shè)木垛管理頂板，之后按順序拆除66#、67#架，最后再拆除2#架。

3.4 頂板及通風(fēng)安全管理

在拆除工作面刮板機(jī)和煤機(jī)后，在機(jī)頭正對位置架設(shè)1個木垛，以便加強(qiáng)下安全出口頂板管理。2臺架掩護(hù)架全部就位后，根據(jù)頂板情況，拆除1架后及時在3#掩護(hù)架和采空區(qū)間的通道內(nèi)使用長度合適的扒皮料挑走向棚，棚梁使用2根點柱支撐。若頂板壓力較大且下沉較快則在靠近下1架待拆支架側(cè)下方打1根4.5 m工字鋼走向挑棚，一端在2#掩護(hù)架上方，另一端在采空區(qū)側(cè)打單體或點柱支撐。

設(shè)備拆除期間，分別在工作面上、下風(fēng)巷布設(shè)1臺局部通風(fēng)機(jī)，下部局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)筒接至下安全出口，上風(fēng)巷備用，防止頂板垮落堵塞工作面造成通風(fēng)不良，進(jìn)而引發(fā)瓦斯超限。同時要加強(qiáng)上隅角瓦斯、CO等有毒有害氣體檢測，及時采取應(yīng)對措施。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

相比傳統(tǒng)坑木支護(hù)拆除支架，11413工作面可節(jié)約挑棚及點柱支護(hù)木料約25 m3，木垛按3 m布設(shè)1個，可節(jié)約木料約75 m3，整個工作面拆除可節(jié)約木料約100 m3。根據(jù)目前原木市場價格1 140.67元/m3，該工作面拆除可以節(jié)約材料費約11.5萬元。按平均1年3個工作面拆除來計算，每年可以節(jié)約材料費約34.5萬元。同時，無坑木拆除避免了人員進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)作業(yè)，以及相關(guān)支護(hù)材料的搬運，極大地減小了不安全因素，提升了安全作業(yè)保障。

5 結(jié)語

綜采工作面快速收作及無坑木拆架，一是收作前條件準(zhǔn)備，盡可能在頂板穩(wěn)定的區(qū)域停采收作，大傾角工作面合理調(diào)整機(jī)頭、機(jī)尾進(jìn)刀比例，防止支架和刮板機(jī)下滑，確保運輸巷機(jī)頭作業(yè)空間；二是加快拆架通道準(zhǔn)備工作，盡量使用施工速度快、效率高的錨網(wǎng)索支護(hù)形式，人工擴(kuò)刷結(jié)合煤機(jī)二次排底提升通道成巷效率；三是合理布置拆除設(shè)備，利用端頭支架形成拆架掩護(hù)通道，隨支架拆除邁步前移，達(dá)到無坑木快速拆架。