錢偉東，李瑞群

（神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦，陜西 神木 719315）

0 引言

神東礦區(qū)在綜采工作面安裝回撤時(shí)普遍采用了無(wú)軌膠輪化快速搬家倒面技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用大大縮短了綜采工作面搬家倒面的時(shí)間，提高了搬家效率，保證了礦井的安全高效生產(chǎn)。無(wú)軌膠輪化搬家倒面技術(shù)的施工效率主要受到綜采工作面末采巷道設(shè)計(jì)是否合理、貫通質(zhì)量好壞、貫通時(shí)工作面礦壓情況等諸多因素的影響，如果綜采面貫通質(zhì)量不好，貫通后綜采工作面頂?shù)装迮c回撤通道頂?shù)装辶粲信_(tái)階，將會(huì)對(duì)綜采工作面設(shè)備的回撤造成困難。此外，如果貫通后綜采工作面礦壓很大，設(shè)備的回撤同樣十分困難，甚至還有可能發(fā)生頂板事故［1］。因此提高綜采面的回撤速度就必須在回撤巷道設(shè)計(jì)和綜采面末采貫通質(zhì)量上及時(shí)采取措施，為此，對(duì)基于提升無(wú)軌膠輪化回撤速度的綜采面末采貫通控制方法進(jìn)行介紹。

1 綜采工作面回撤通道的設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步提升綜采面回撤速度，為綜采面的回撤創(chuàng)造便利條件，神東煤炭集團(tuán)探索出通過(guò)在綜采工作面停采線位置處提前設(shè)置回撤通道與回撤輔巷的設(shè)計(jì)，并通過(guò)多聯(lián)巷相互溝通、聯(lián)絡(luò)，從而增加設(shè)備回撤的通道，現(xiàn)對(duì)回撤輔巷和聯(lián)巷的設(shè)計(jì)以及回撤巷道的支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行介紹。

1.1 回撤通道、回撤輔巷及聯(lián)巷設(shè)計(jì)

所謂回撤通道，是指綜采工作面回采完畢停采后，為確保工作面綜采設(shè)備的安全、順利回撤而提前預(yù)留的回撤空間。其主要作用是確?；爻肪C采工作面設(shè)備時(shí)有足夠的回撤空間，而回撤輔巷的設(shè)計(jì)則是為了能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)平行作業(yè)，通過(guò)各個(gè)聯(lián)巷作為通道來(lái)快速回撤工作面設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備多頭回撤，這種設(shè)計(jì)最大限度地加快了綜采面設(shè)備的回撤速度。綜采工作面回撤通道、回撤輔巷及聯(lián)巷設(shè)計(jì)平面示意圖如圖1所示。

圖1 綜采工作面回撤通道、回撤輔巷及聯(lián)巷設(shè)計(jì)平面示意圖

1.2 回撤通道的尺寸及支護(hù)參數(shù)

回撤通道尺寸：回撤通道的斷面尺寸設(shè)計(jì)也是制約快速搬家倒面的重要因素之一，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和神東礦區(qū)目前所使用支架的幾何尺寸，確定了不同采高綜采工作面回撤通道的合理尺寸，最大采高為7 m的綜采工作面，回撤通道凈高控制在5.1 m為宜；最大采高為5 m的綜采工作面，回撤通道凈高控制在3.8 m為宜；采高為4.5 m的綜采工作面，回撤通道凈高控制在3.5 m；而最大采高為3.5 m的綜采工作面，回撤通道凈高控制在3 m即可。7 m采高綜采工作面回撤通道寬度達(dá)到6.8 m，5 m采高綜采工作面回撤通道寬度一般為5.4 m，4.5 m和3.5 m采高綜采工作面的回撤通道寬度為5 m。工作面采高與回撤通道斷面尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見(jiàn)表1。

合理的回撤通道高度，一方面可以增加支架的有效行程，使工作面具有良好的回撤空間，可以將回撤過(guò)程中支架因增阻而造成的活柱下縮量控制在一定的范圍內(nèi)，從而確保液壓支架有足夠的活柱行程，使回撤的液壓支架可以在鄰架下順利通過(guò)，從而加快了設(shè)備回撤的速度；另一方面合理的回撤通道的高度可以提高液壓支架的支護(hù)效率。通常情況下，在最大高度的83%時(shí)支護(hù)效率最大，特別對(duì)于大采高支架，當(dāng)支架處于3.6 m以下時(shí)，支架的支護(hù)效率大大降低，從而也大大降低了“煤壁—通道聯(lián)合支護(hù)—支架—采空區(qū)”整個(gè)大支護(hù)系統(tǒng)的支護(hù)能力。

表1 綜采面采高與回撤通道高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

回撤通道掘進(jìn)期間支護(hù)參數(shù)：回撤通道支護(hù)強(qiáng)度的選擇合理與否，也直接關(guān)系到綜采面回撤工作的安全和速度。神東煤炭集團(tuán)目前回撤通道支護(hù)普遍采用“錨網(wǎng)索”聯(lián)合支護(hù)的方式?；爻吠ǖ理斿^索采用φ22 mm×8 000 mm或φ17.8 mm×8 000 mm+W型鋼帶支護(hù)，錨索排距1.2 m，頂錨桿采用φ18 mm×2 100 mm圓鋼錨桿，排距1 m；金屬網(wǎng)采用網(wǎng)孔為45 mm×45 mm的菱形金屬網(wǎng)，8#鐵絲編織，靠近工作面采通側(cè)采用雙層網(wǎng)支護(hù)，金屬網(wǎng)錯(cuò)茬200 mm搭接，連接扣間距不得超過(guò)200 mm，每扣不得少于3圈，錨桿間排距均為1 m?；爻吠ǖ勒龓筒捎忙?2 mm×2 000 mm玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)片支護(hù)，錨桿排距1 m。回撤通道副幫采用φ18 mm×1 800 mm金屬錨桿+菱形金屬網(wǎng)支護(hù)，錨桿排距同樣為1 m?；爻吠ǖ乐ёo(hù)斷面圖如圖2所示。

圖2 回撤通道支護(hù)斷面圖

回撤通道內(nèi)的垛式支架支護(hù)：回撤通道內(nèi)除了要進(jìn)行常規(guī)的錨網(wǎng)索支護(hù)外，在距離末采貫通剩余約300 m時(shí)，還要在回撤通道內(nèi)放置垛架進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，以5 m采高的綜采面為例，回撤通道內(nèi)放置2排垛架，垛架放置盡量避開(kāi)錨索位置，防止錨索鎖具被壓壞導(dǎo)致錨索失效，排與排之間間隔300 mm，回撤通道內(nèi)垛式支架的工作阻力通常選取12 000 kN或者15 000 kN，回撤通道內(nèi)垛架支護(hù)示意圖如圖3所示。為了進(jìn)一步保證支護(hù)效果，回撤通道內(nèi)垛架的工作阻力也在不斷增大，目前工作阻力有18 000 kN和25 000 kN，進(jìn)一步保證了頂板安全。

2 綜采面貫通前的調(diào)壓措施

圖3 回撤通道內(nèi)垛架支護(hù)示意圖

綜采工作面周期來(lái)壓的位置和來(lái)壓強(qiáng)度也是直接影響綜采設(shè)備回撤的重要條件，能否通過(guò)人為調(diào)節(jié)的方法有效地控制周期來(lái)壓的位置和強(qiáng)度，是決定能否實(shí)現(xiàn)快速安全回撤的重要影響因素。為解決該技術(shù)難題，大柳塔煤礦通過(guò)詳細(xì)的礦壓觀測(cè)和試驗(yàn)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)總結(jié)，形成了綜采工作面“調(diào)整壓力”的礦壓控制方法，使末采貫通時(shí)綜采工作面在關(guān)鍵位置避開(kāi)周期來(lái)壓，從而保證貫通回撤期間的頂板安全，為綜采工作面快速回撤創(chuàng)造良好條件。具體做法是在距離回撤通道200 m時(shí)通過(guò)調(diào)整工作面的推進(jìn)速度來(lái)調(diào)整壓力，改變工作面的周期來(lái)壓步距，從而使貫通位置工作面躲開(kāi)周期來(lái)壓［2-4］。

以大柳塔煤礦活雞兔井12207綜采工作面的回采為例，在距回撤通道35 m左右時(shí)，工作面發(fā)生一次周期來(lái)壓，來(lái)壓期間綜采工作面45#～80#液壓支架的安全閥全部開(kāi)啟，壓力值達(dá)到47 MPa；在工作面回采至距回撤通道31.5 m時(shí)，因工作面設(shè)備故障而造成停產(chǎn)24 h，導(dǎo)致周期來(lái)壓步距有所變化，重新生產(chǎn)后，通過(guò)采取加快工作面推進(jìn)速度等手段，并保持工作面采高在3.6 m左右，使周期來(lái)壓步距得到了有效控制，在回采結(jié)束前距回撤通道6 m左右時(shí)迎來(lái)了最后一次周期來(lái)壓，從而在工作面貫通時(shí)壓力得到了充分釋放，工作面在貫通后無(wú)壓力顯現(xiàn)。

3 末采貫通質(zhì)量控制

末采貫通期間綜采工作面工程質(zhì)量的好壞也是直接影響設(shè)備回撤速度的主要因素之一，區(qū)隊(duì)在末采貫通期間應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工程質(zhì)量的保證措施［5-9］。工作面末采期間，讓有經(jīng)驗(yàn)的采煤機(jī)司機(jī)和支架工上崗，保證工程質(zhì)量。在末采貫通前，回撤通道正幫施工水平的貫通標(biāo)識(shí)孔，孔的深度通常為10 m，孔間距5 m，孔徑90 mm，鉆孔高度距底板2.1 m，煤機(jī)司機(jī)在末采割煤期間以貫通標(biāo)識(shí)孔作為基準(zhǔn)進(jìn)行控制。地測(cè)站提前測(cè)量回撤通道底板高程，當(dāng)工作面距停采線50 m時(shí)，地測(cè)站每日測(cè)量工作面底板并與主回撤通道底板高程對(duì)比，將數(shù)據(jù)提供給綜采隊(duì)，煤機(jī)司機(jī)根據(jù)測(cè)量高程情況及時(shí)調(diào)整工作面。底板控制以通道內(nèi)預(yù)設(shè)的反光標(biāo)識(shí)為參照，保證工作面底板與通道底板持平，或者可以稍高于通道底板，但高度必須控制在200 mm以內(nèi)。在距回撤通道20 m時(shí)就嚴(yán)格控制綜采工作面上、下兩巷的進(jìn)刀量，同時(shí)要確保工作面煤壁的平直，通過(guò)合理調(diào)整采煤機(jī)截深來(lái)實(shí)現(xiàn)工作面與回撤通道保持平行這一目的。工作面嚴(yán)格執(zhí)行沿底回采，保證好底板平整?？刂凭C采面貫通質(zhì)量最簡(jiǎn)單的方法就是把煤層底板作為標(biāo)志層，沿底板回采，控制采高，進(jìn)而確保貫通質(zhì)量。在調(diào)整工作面底板過(guò)程中，采煤機(jī)司機(jī)必須嚴(yán)格控制抬、臥底量，每次抬、臥底量不得大于100 mm，并按照?qǐng)?zhí)行提（臥）一刀，平一刀的要求，嚴(yán)禁大提或大臥現(xiàn)象的發(fā)生。嚴(yán)格執(zhí)行跟機(jī)拉架，拉架滯后采煤機(jī)前滾筒不超過(guò)3架，保證及時(shí)支護(hù)頂板。對(duì)于斷面距大的區(qū)域及時(shí)拉出超前架，杜絕發(fā)生冒頂事故。貫通后掃頂工作要做好，保證工作面頂板和通道頂板持平，偏差不得超過(guò)200 mm。拉架過(guò)程中及時(shí)調(diào)整架型，保證架型良好，支架成一條直線。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取增加設(shè)計(jì)回撤輔巷和聯(lián)巷、保證回撤通道的支護(hù)強(qiáng)度、避開(kāi)周期來(lái)壓和保證回撤通道貫通質(zhì)量等綜合措施的實(shí)施，有效保證了綜采工作面貫通質(zhì)量，為綜采工作面回撤創(chuàng)造了良好的條件，提高了綜采面的回撤速度，也保證了礦井的高產(chǎn)高效。