大采高综采工作面回撤工艺的改进

文/杨宗义马功社

黄陵二号煤矿核定生产能力700万吨，井下装备两套大采高综采设备，工作面回撤工艺在黄陵矿区缺少成熟经验，在吸取和借鉴其他矿井大采高综采工作面回撤方法后，先后成功组织实施了试采工作面、206工作面等9个大采高综采工作面的闭采与回撤。

一、工作面巷道布置

1.地质特征

（1）地质条件。工作面开采2号煤层，平均厚度4.5m，单一近水平煤层，西南～北东走向，倾向西北，地层倾角 1°～5°，煤层结构较简单，局部含有1层矸石层，厚度0.2～0.4m，夹矸岩性为泥岩。

（2）围岩性质。伪顶：一般0.5m左右，多为泥岩、砂质泥岩，其与煤层直接接触，该层薄随采随落，极不稳定，零星分布。

直接顶：以粉砂岩、细粒砂岩为主，局部为泥岩或砂质泥岩，呈厚层状，多与煤层直接接触，厚度为1.5～8.0m左右。

老顶：以灰白色—浅灰白色中—细粒砂岩为主 （即K2标志层）。碎屑成分以石英为主，约占84%，长石少量，其他约占10%。岩性较坚硬，呈厚层状，不易跨落，全井田分布，层位稳定，厚度1.0～34.2m。

底板：煤层直接底板为灰黑色泥岩，厚度0.05～0.96m。老底为浅灰绿色细粒砂岩，泥、钙质胶结，岩石致密，较坚硬，厚度8.95～9.77m。

2.巷道布置

206工作面装备大采高成套综采设备，工作面走向长度1920m，工作面长度为260m。工作面采用三巷布置，分别为辅运巷、胶带巷、回风巷，其中工作面的辅运巷作为下一个工作面的回风巷重复使用，支护方法均采用锚网索联合支护。

二、工作面回撤方案比较

试采工作面和107工作面在回撤期间都施工有主、辅撤架通道，但均未取得理想效果，以107工作面回撤过程中尤为突出。因工作面施工主、辅撤架通道，工作面回采后期顶板压力较大，辅助撤架通道出现顶板剧烈下沉、冒顶、片帮底鼓，无法满足安全使用，影响工作面回撤速度与安全。从206工作面开始取消了撤架通道，仅施工一条出架通道，取得了较好效果（如图 1）。

107工作面撤架采用“中间向两头”回撤，在工作面闭采后期，尤其是停架后，撤架通道空间较大，顶板来压集中在机头与机尾，特别是巷道交叉处，两头均要维护，回撤期间顶板管理困难；回撤路线上需通过联络巷进入辅运巷或回风巷，车辆连续拐弯，操作难度增加，严重影响撤架速度。

从206工作面开始采用“两头向中间”的回撤方式，将机头、机尾设备撤出后，即可以进行撤架，只需要维护一条出架通道，顶板管理较容易；将支架抽出后掉向，直接由撤架通道进入出架通道，运至辅运大巷，路线顺畅，环节简单。

三、工作面回撤工艺比较

1.闭采工艺

综采工作在闭采工艺上基本相同，进入闭采后，工作面提前降低采高至4m，在距停采线18m时开始挂经纬网，网规格为10×1.2m，网孔 40×40mm，错茬搭接，短边搭接500mm，长边搭接200mm，用14#铁丝绑扎，每米4道；距停采位置12m时开始挂双网并在网下挂钢丝绳，直径21mm，两头用锚杆固定。

停采后工作面顶板支护方式均采用锚索（梁）支护，回撤工作面通道在回撤支架过程中，宽度达到8m以上，支护稍不及时就会发生漏顶，严重影响安全及支架回撤，而过多加强支护又会延迟回撤支架时间，导致顶、底板移近量增加，造成安全隐患。经过研究分析，并结合井下实际情况，在锚索施工数量不变的前提下，对206工作面通道锚索布置形式进行了改进，在工作面回撤过程中没有发生漏顶事故，工作面回撤提前安全顺利结束。通过对回撤工作面通道锚索布置形式的改进，保证了工作面支架的安全顺利回撤，并缩短了回撤工期。

2.回撤工艺改进

通过对107工作面及后续几个工作面回撤工作的总结，改进206工作面回撤工艺方案。

（1）巷道布置上取消主、辅撤架通道，仅施工一条出架通道，工作面停架后，利用煤机割出一定宽度的通道，作为撤架通道，将该通道进行加固维护。

（2）出架路线由原来的“中间向两头”改为“两头向中间”回撤，利用出架通道撤出支架。

（3）工作面顶板支护取消垛式支架，采用锚网索联合支护。

3.回撤工艺比较

（1）安全使用方面。107工作面撤架工艺主要有以下不足：

一是需提前施工主、辅撤架通道，且与工作面方向垂直，受工作面采动压力影响，巷道不断形变底鼓，尤其是到回采后期，进入超前支撑压力影响范围之内，主撤架通道因有垛式支架支护，巷道底鼓，副撤架通道尽管进行了锚索加固，还是会出现顶板下沉、片帮从而难以维护，在联络巷交叉口处发生冒顶现象，无法满足使用。

二是主撤架通道需提前对下垛式支架进行维护，其搬运、维护工作量大。

三是工作面必须要与主撤架通道全面贯通，在工作面闭采期间顶、底板层位难以掌握，全面贯通后容易形成台阶，为了保证车辆运行，必须花费大量人力、时间清煤、起底，此期间工作面顶板一旦来压，将难以维护，不利于后期撤架。

四是107工作面撤架工艺的回撤通道跨度增加，带来维护难度的增加，尤其是支架抽出后，压力集中在垛式支架之上，回撤比较危险。

五是出架通道为矩形断面，抗压能力差，未回撤之前顶板出现弯曲下沉现象，增加维护工程量。

（2）技术改进。针对107工作面撤架工艺的不足，206工作面撤架工艺进行了革新与改进：

一是巷道布置上取消了主、辅撤架通道，撤架通道在工作面停架后，直接由煤机割出撤架通道，不需要与提前施工好的主撤架通道贯通，工作面采高及层位控制上比较简单，同时可以根据工作面压力状况调整机头、机尾的推进长度，实际操作灵活。

二是撤架通道宽度3.6m，采用锚网索支护，跨度较107工作面回撤工艺减少，对顶板维护特别是回撤后期顶板维护十分有利；在工作面中间位置施工一条回撤通道，布置在实煤体中，周边无其他巷道，断面采用圆弧拱，其抗压性能大大提高。

三是相应取消了摆放垛式支架，维护工程量大大减少。

（3）经济效益。206工作面撤架工艺比107工作面撤架工艺节省费用350.7万元。

四、结论

二号煤矿对9个大采高综采工作面的回撤工艺的不断进行优化与改进，最终形成了一套安全、快速的回撤工艺。目前回撤完成的206工作面从闭采开始到回撤结束，历时24天。其中闭采用时7天，回撤设备用时15天，支架回撤仅用时11天，实现了安全快速安装，具有指导意义。