大采高沿空留巷挡矸支架回撤方式研究_朱晓慧.pdf

2023 年 2 月Feb.,2023doi：10.3969/j.issn.1672-9943.2023.01.015大采高沿空留巷挡矸支架回撤方式研究朱晓慧1，史永涛2（1.山西霍尔辛赫煤业有限责任公司，山西 长治 046600；2.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037）摘要 霍尔辛赫煤矿三盘区 3308 综采工作面采用 Y 型方式通风，即运输巷和进风巷进风、沿空巷回风。沿空巷以挡矸支架与柔模支护配套作业对工作面老空侧浇筑柔模墙留巷，因此工作面设备回撤增加了挡矸支架设备。通过对比 2 种挡矸支架回撤方式，评价挡矸支架回撤的优缺点和适用性，最终确定选用可靠的抽架自移方式出架，以提高设备回撤的安全性。关键词 沿空留巷；Y 型通风；挡矸支架；柔模墙；抽架自移中图分类号TD353文献标识码B文章编号1672-9943（2023）01-0048-030引言随着煤层埋深的增加，煤炭开采条件愈发严峻，优质煤炭资源的高效开采迫在眉睫。为消除区段煤柱带来的煤炭资源损失，最大限度提高开采率，霍尔辛赫煤业引进沿空留巷技术并在三盘区多个工作面展开应用。为最大限度地回采煤炭资源，延长企业寿命，国内高校诸多学者不断研究无煤柱连续开采技术，即沿空留巷技术。所谓沿空留巷技术，是指在工作面回采期间，采用特殊手段将一翼回采巷道保留下来，继续为下个工作面使用，传统的护巷煤柱被摒弃。这不仅节约了大量的煤炭资源，而且可以改善通风方式，有效解决上隅角瓦斯容易造成积聚的弊端，对缓和采掘关系和消除瓦斯灾害具有重要意义，符合国家安全绿色健康的发展要求。近年来，沿空留巷技术日益成熟，已在全国多对矿井推广应用，效果显著1。霍尔辛赫三盘区 3308 工作面沿空留巷，在设备管理方面增加一套沿空留巷挡矸支架。沿空留巷挡矸支架是与柔模沿空留巷技术配套的特种支架，是实现沿空留巷有效挡矸与支护的一种较为理想的设备2。沿空留巷挡矸支架具备对采空区支护、自主移架、隔离作业空间与采空区以及架设固定柔性模板的功能3，可实现柔模安装的机械化和自动化，达到提高柔模沿空留巷作业安全性、工作效率及降低劳动强度的目的。但是，挡矸支架的增设改变了以往支架安装、回撤的顺序，不同的挡矸支架回撤方式，其安全性和时效性不同。本文通过对比2 种挡矸支架回撤工艺，探讨更加安全、高效和适用的回撤方式。1工作面概况山西霍尔辛赫井田开采 3#煤层，位于太行山中段西侧的沁水煤田东南部，行政区划为山西省长治市长子县。3308 工作面位于井田三盘区，东侧为 5条开拓大巷，西侧暂未规划工作面，南侧毗邻五盘区暂未开采，北侧为 3307 工作面采空区。3308 工作面长度为 250 m，平均厚度为 5.0 m，可采长度 445 m，采用长壁后退式一次采全高综合机械化采煤方法，沿空留巷 Y型通风方式。工作面共安装液压支架 147 架，采煤机截深 0.8 m，正常回采期间推进度 6.4 m/d。工作面布置如图 1 所示。图 13308 工作面回采布置2沿空留巷末采期间撤架通道支护方式工作面末采期间选用 JD PET400600MS 型聚酯纤维网加钢丝绳维护顶板，出架通道采用单体柱配板梁临时支护、锚网永久支护。其锚网永久支护参数如下：（1）工作面定架后，支架前梁处开始打设锚索，锚索规格为 22 mm7 300 mm高强度低松弛预应运输顺槽进风顺槽3308 工作面沿空巷挡矸支架柔模墙1#2#3#4#5#143#144#145#146#147#能 源 技 术 与 管 理EnergyTechnologyand Management2023 年第 48 卷第 1 期Vol.48 No.1482023 年 2 月Feb.,2023图 3挡矸支架外移回撤流程力钢绞线；网片采用金属经纬网；钢筋托梁采用 16 mm钢筋焊接而成；锚索间排距 1 750 mm800 mm，全部垂直顶板打设，每排打设 4 根锚索。（2）帮部锚杆间排距 1 300 mm1 300 mm，每排打设 4 根锚杆；锚杆规格为 22 mm2 400 mm左旋无纵筋螺纹钢筋，极限拉断力为 237 kN，延伸率 20%；采用树脂加长锚固，配合使用 K2335 和Z2360 2 种型号锚固剂，锚固长度为 1 200 mm；托盘采用拱型高强度托盘配合球形垫和减阻尼龙垫圈使用，托盘拱高要求大于 36 mm，托盘厚度不小于10 mm，承载力不低于 230 kN；金属菱形网片规格为 1 100 mm5 000 mm；锚杆全部垂直煤壁打设，预紧力达到 400 N m。锚索间排距 2 600 mm3000mm，每排打设 2 根锚索；锚索规格为 22mm5 300 mm高强度低松弛预应力钢绞线；锚索托盘规格为 300 mm300 mm16 mm高强度可调心托板及配套锁具，承载能力不低于 600 kN，托盘拱高要求大于 60 mm；锚索垂直打设于撤架通道煤壁中部，张拉力要达到 300 kN。出架通道永久支护如图 2 所示。朱晓慧，等大采高沿空留巷挡矸支架回撤方式研究（b）帮部锚网索支护（a）顶板锚索支护图 2出架通道永久支护方式3末采期间挡矸支架回撤方式对比分析出架通道施工完毕，即可逐步回撤挡矸支架。目前常采取的挡矸支架回撤方式有挡矸架外移和挡矸架抽架自移 2 种方式。3.1挡矸支架外移挡矸支架外移回撤流程如图 3 所示。6006008008008001 7501 7501 7503003001 3001 3001 3004 500钢筋托梁16-3-80-4100聚酯纤维钢50 mm50 mm1 800 mm7 000 mm锚索22-119-7300钢筋托梁14-4-80-4200金属网50 mm50 mm4 500 mm1 200 mm锚索22-119-5300锚杆22-M24-24002 6001 3001 3001 300支架木垛支架木垛支架木垛支架木垛挡矸支架挡矸支架挡矸支架挡矸支架147#146#145#144#143#142#147#146#145#144#143#142#147#146#145#144#143#142#147#146#145#144#143#142#（1）工作面推进距停采线 29.6 m 时，开始调整工作面机头、机尾，确保工作面刮板输送机、液压支架及煤壁保持平直，并逐步调整工作面采高，每一循环上调 100 mm；工作面采高调整为 5.0 m后，水平推进 7 个循环后开始上网。（2）工作面推进至距停采线 25 m 时，调整挡矸支架与进风顺槽巷道南帮的距离，保证柔模支护墙体与进风顺槽巷道南帮距离不小于 4.5 m。（3）工作面推进至距停采线 25 m 时，不再进行柔模墙体支护，挡矸支架采取自移方式开始逐渐向进风顺槽巷道方向移动。（4）挡矸支架外移期间，挡矸支架三角区顶板采用单体液压支柱、型钢梁支护，随后在 型梁棚下打设木垛，将单体液压支柱、型钢梁回收。（5）当工作面推进至停产线时，挡矸支架移至巷道内。沿空留巷出架外移时，要求巷道宽度不得小于4.5 m，顶板牢固稳定。挡矸支架移动过程中，柔模墙（a）移架准备（b）木垛支设（c）挡矸支架外移（d）挡矸支架撤出492023 年 2 月Feb.,2023及时浇筑，同时对过渡架后面采空区支设木垛，减少悬顶面积。3.2挡矸支架抽架自移（1）工作面末采期间距停采线位置 6.8 m处，需预先在 143#、144#、145#支架顶梁上穿 4.9 m 型钢梁，每推进一循环穿 型钢梁 1 根，共计穿 4 根。（2）工作面推进距停采线位置 3.6 m时，将 147#支架底座段与进风顺槽巷道起底顺平，浮煤清理干净后，将 147#支架降下采用机尾绞车配合 30 t 滑轮拖出至进风巷道内，将 147#过渡支架和副架装车转运。（3）将 146#支架降下后，采用单体柱配合千斤顶向南移动 2.0 m至 147#支架巷道位置。具体措施为：采用 4 根 DW45-250/110X 单体柱将支架顶梁戗住，采用远距离供液将机尾 146#过渡支架顶部向南每次戗出 0.5 m，支架底梁采用 2 个 50 t 千斤顶配合液压单体柱每次戗出 0.5 m，直至将 146#支架移至 147#巷道位置，将 146#副架拆除回收。（4）采用单体柱配合千斤顶向南移动 145#支架 1.2 m，保证支架顶梁挑住 型钢梁，然后采用拆除 146#副架的方法将 145#支架副架拆除后，将145#主架升紧、副架装车回收。（5）将 144#支架向前拉出 3 m 左右后，在支架后方位置摆放木垛，保证木垛接顶；再将 144#支架戗出 600 mm，将 144#主副架 4 个连接销采用拉锤拉出，将 144#支架主副架采用绞车拖出，并装车转运。同时对原 144#支架位置的 型钢梁下打设DW45-250/110X 单体柱，并系好柱头，保证单体柱迎上有力，将 145#支架主架降架，并使用单体柱将支架靠到 143#支架处。（6）挡矸支架采用自移方式从 145#与 146#支架之间向前移动至进风顺槽进行拆除转运。（7）在自移挡矸支架过程中，挡矸支架后方要及时打设 2.5 m 型钢梁和单体柱对顶板进行维护，然后再打设木垛，打设好木垛后，拆除单体柱。挡矸支架抽架自移回撤流程如图 4 所示。图 4挡矸支架抽架自移回撤流程3.3挡矸支架回撤优缺点（1）挡矸支架外移。工作面距停采线 25 m 时，挡矸支架开始向外移动，沿空留巷支护采取打设木垛方式。长距离木垛维护较难，易出现顶板垮落将木垛推倒，造成沿空留巷通风不畅；挡矸支架外移方式实施带压移架，拉架过程摩擦顶板，易出现顶板支护网片破、锚杆锚索失效现象；挡矸支架外移过程中，底板松软易出现支架倾倒现象。（2）挡矸支架抽架自移。需提前对出架通道进行顶板维护，抽架准备工作程序繁琐。同时，沿空留巷柔模墙体可跟进至撤架通道处，可确保沿空留巷通风系统稳定可靠。4结论根据对比分析，采取挡矸支架抽架自移方式更加安全可靠。霍尔辛赫煤矿 3308 工作面采取沿空留巷 Y 型通风方式，工作面支架回撤时，为保障通风系统稳定，采取挡矸支架抽架自移方式，极大地提高了现场作业的安全性，保障了通风巷道断面的稳定性。参考文献1刘秀保，朱跃琴，史永涛.高瓦斯综放工作面沿空留巷技术研究与应用 J.山东煤炭科技，2021，39（8）：105-108.2 郑丹萌.柔性模板性能试验研究 D.西安：西安科技大学，2016.3 吴佳伟.掘进巷道可移动式挡矸支架分析 J.机械管理开发，2019，34（3）：263-264.作者简介朱晓慧（1986-），男，工程师，毕业于长治职业技术学院煤矿开采技术专业，长期从事煤矿安全生产管理工作。收稿日期：2022-07-25支架木垛支架木垛支架木垛支架木垛挡矸支架挡矸支架挡矸支架挡矸支架146#145#144#143#142#143#142#147#146#145#144#143#142#145#143#142#147#144#146#145#146#2x#1x#（a）支架外移（b）抽架自移（c）木垛支设（d）挡矸支架撤出能 源 技 术 与 管 理EnergyTechnologyand Management2023 年第 48 卷第 1 期Vol.48 No.150