浅埋深薄基岩“三软”易自燃煤层综放面大吨位液压支架快速撤除技术

张京超，续文峰，刘 坤，周广宇

(1.新汶矿业集团(伊犁)能源公司，新疆 伊宁 835000；2.伊犁新矿煤业有限责任公司，新疆 伊犁 835000)

浅埋深薄基岩“三软”易自燃煤层综放面大吨位液压支架快速撤除技术

张京超1，续文峰1，刘 坤2，周广宇2

(1.新汶矿业集团(伊犁)能源公司，新疆 伊宁 835000；2.伊犁新矿煤业有限责任公司，新疆 伊犁 835000)

针对新疆伊宁矿区伊北煤田大型矿井综采放顶煤工作面液压支架撤除，在工作面埋深浅，顶板均为软质岩类，煤层自然发火期短的条件下，进行了综放工作面撤除通道加固、综合防火、支架整体运输倒装技术研究与实践，采取安全可靠的措施，实现了工作面安全、快速撤除。

浅埋深薄基岩；易自燃煤层；综放工作面；大吨位液压支架；快速撤除

RapidRemoveTechnologyofLargeTonnageHydraulicSupportinFullyMechanicalWorkingFacewith‘ThreeSoft’andThinBaseRockinShallow

伊犁四号矿井是新汶矿业集团(伊犁)能源公司在新疆伊宁矿区伊北煤田建设的首个大型矿井，是国家示范项目“伊北2×109Nm3/a煤制天然气”配套工程[1]。北京煤科总院天地科技开采事业部为矿井设计 “三机”配套为MG500/1330-WD型采煤机、SGZ1000/2×1000型前、后刮板输送机、ZFY13000/24/42型两柱掩护式放顶煤液压支架[2]。中间支架重量44t，过渡支架最大重量达49t，支架顶梁长度4850mm，底座长度3.61m。通过计算，工作面支架撤除时，顶梁前端至煤壁的端面距必须达到5.8m，才能满足支架前拉和调向要求。矿井设计辅助运输为无轨胶轮车运输。为保证试采工作面安全撤除，进行了浅埋深薄基岩“三软”易自燃煤层综放工作面大吨位液压支架快速撤除技术研究与实践，实现了工作面安全、快速撤除。

1 矿井及试采工作面概况

1.1 矿井概况

伊犁四号矿井位于伊宁矿区伊北煤田，设计生产能力6.0Mt/a，采用斜井、立风井混合开拓，设计3条斜井：主斜井、进风斜井、缓坡斜井和东部立风井，目前矿井各个生产系统已建设完成。矿井首采区11采区，主采煤层为煤21-1和煤23-2煤层，设计的试采面为21103工作面。矿井辅运系统主要采用无轨胶轮车，担负上下井的人员、设备、材料提升运输任务，无轨胶轮车沿缓坡斜井、23-2煤层辅运大巷、21-1煤层辅运大巷等巷道运行至各工作地点，巷道平均坡度6°。

1.2 试采面概况

试采面21103综放工作面位于+660m水平11采区南部，工作面走向长1710m，倾斜长120m，平均煤厚5.5m，工作面切眼煤层埋深只有55m，停采位置埋深106m。顶板岩性主要为灰色中砂岩、细砂岩、泥岩与砂岩互层，上距古近系砂砾岩含水层 19.2～37.2m，平均29m。平均天然抗压强度为12.2～16.27MPa；平均饱和抗压强度为1.81～3.69MPa；平均抗拉强度为0.87～1.25MPa；平均天然抗剪强度2.05～3.53MPa；软化系数一般0.02～0.25，属软质岩类。煤层最短自然发火期44d，属容易自燃煤层。工作面于2015年12月试采，采用ZFY13000/24/42型两柱掩护式放顶煤液压支架支护顶板，因底板为遇水易泥化软岩，留底煤开采，采高4m，循环进尺0.8m。

2 撤面加固技术研究与实践

工作面撤除顶板加固设计采用锚梁+锚索支护顶板。自距离停采位置15m开始采用双层菱形网护顶，防止顶板漏冒，双层菱形网间夹铺阻燃土工布封闭，防止向采空区漏风。为使菱形网和土工布甩入采空区底板，第1排网沿工作面倾向拉设钢丝绳1道。当工作面推进至距停采线10m时，开始支设第1排锚带，支护支架顶梁上方顶板。支架顶梁前端距停采线6m时，断开支架和刮板输送机连接，保证足够的支架撤除通道。

2.1 工作面撤除加固断面设计

按照工作面使用支架尺寸，工作面撤除加固断面离停采线15m满足铺设的网甩入采空区，按支架顶梁长度和底座长度工作面设计宽度6m，满足外拉支架、支架调向和运输要求。

2.2 切眼刷宽支护设计

按悬吊理论计算锚杆支护参数，永久支护顶板选用φ20mm×2400mm螺纹钢等强锚杆，间排距为：900mm×800mm；采用φ17.8mm×6300mm锚索加强支护；停采线帮部锚网梁支护，选用φ18mm×2000mm螺纹钢等强锚杆，间排距1400mm×900mm能满足要求[3]。工作面顶板压力大以及破碎处在支架上方托两架5m工字钢棚补强支护。

2.3 撤面加固支护

(1)工作面铺网、布 工作面推进至距停采线15m时全工作面开始铺双层菱形网，其中，距离停采线15～4m铺设双层菱形网夹土工布，上下两巷铺设单层菱形网及土工布；距离停采线4～0m只铺双层菱形网，不再铺土工布。工作面铺第1道菱形网时，沿工作面倾向拉设1道钢丝绳(钢丝绳直径不小于21.5mm)，钢丝绳每隔1m用双股8号铁丝与菱形网扭紧固定一次，钢丝绳两端固定在上下两巷的巷道顶板锚杆上。网、布甩入采空区长度大于1m。工作面推采至停采位置支护见图1。

(2)顶板锚杆、锚索支护 当工作面推进至距停采线10m时，开始支设第1排钢带。第1排钢带内锚索与锚杆间隔打设，钢带之间压茬1个锚杆孔，增强整体性；从第2排钢带开始每隔2根锚杆打设1根锚索。锚杆采用φ20mm×2400mm螺纹钢等强锚杆，锚索采用φ17.8mm×6300mm锚索。

图1 工作面推采至停采位置支护

(3)停采线煤壁支护 停采线煤壁采用锚网梁支护，锚杆间排距1400mm×900mm，其中顶部锚杆距顶板400mm，底部锚杆距离底板500mm，使用锚盘加梯子梁压菱形网进行封帮。锚杆选用φ18mm×2000mm螺纹钢等强锚杆。

顶板钢带选用WD280/4型的“W”型钢带，锚杆托盘长×宽×厚=150mm×150mm×10mm的，煤壁锚盘规格300mm×280mm×4mm。顶板和帮部每根锚杆分别使用2支MSCK2835树脂锚固剂和1支MSK2835树脂锚固剂。顶板中锚杆锚固力不小于100kN，煤帮锚杆锚固力不小于70kN[4]。

锚索锚入顶板内不低于1500mm，每根锚索分别采用3支MSCK2835树脂锚固剂和2支MSK2835树脂锚固剂加长锚固，锚索梁托盘规格：300mm×300mm×16mm，锚索梁长度800mm，锚索梁与索具之间加锚盘作垫板，锚盘规格：长×宽×厚=150mm×150mm×10mm。

(4)撤除通道补强支护 工作面顶板压力大以及破碎处，在支架上方托两架工字钢棚，工字钢梁长5m，一端托在支架顶梁上，另一端使用单体液压支柱作为棚腿，紧贴煤壁侧升牢，防止往外拉支架时支架上方顶板漏冒埋压支架。

3 液压支架撤除

液压支架采用绞车拉出、调向，拖至撤除通道铺设的铁板处，然后WC50E无轨胶轮车作为搬运车，在工作面铁板通道装车运走至地面或下一个工作面安装。

3.1 绞车布置

工作面安装布置2部绞车，并进行绞车能力、钢丝绳强度验算后，选用JH-30回柱绞车。

(1)1号JH-30T绞车：安装在工作面中下部位置，采用“四压两戗”固定；选用φ38mm型钢丝绳70m，用于支架的拉出和调向。

(2)2号JH-30T绞车：安装在工作面上端头绞车硐室内，采用“地锚”固定，选用φ38mm型钢丝绳130m，用于支架调向、拖运等。

3.2 液压支架撤除

(1)首先在撤除的机头处支设木垛支护1号过渡支架以下的空顶，保证顶板稳定。

(2)用1号绞车通过固定在工作面煤壁的导向轮依次拉出1号、2号、3号支架并调向，按从采空区到煤壁的顺序依次排列作为撤除工作面支架的掩护架，以防止撤除其他支架时顶板漏冒埋架；拉出1号、2号、3号的同时，在支架原位置支设“#”字形木垛，防止下端头顶板冒落影响工作面通风。

(3)然后依次撤除4号及以上支架，最后撤除1号、2号、3号支架。绞车布置及支架回撤如图2所示。

图2 绞车布置及支架回撤

3.3 液压支架运输

液压支架采用WC50E无轨胶轮车作为搬运车进行运输，搬运车沿工作面铺设的铁板通道，倒车至所装支架处，将支架置于搬运车套装支架的框架中心，支架顶梁朝前缩回推移油缸，将吊索卡具卡入支架底座起吊眼内伸出起吊油缸使支架吊离地面300mm，然后前行运走。

4 结 论

针对浅埋深薄基岩“三软”易自燃煤层综放工作面大吨位液压支架撤除存在防火困难、运输困难、大跨度撤除通道难以支护等情况，对撤除方案进行了细致的研究和论证，采用“锚杆+锚索”联合支护，架设工字钢梁补强支护，保证撤除通道顶板安全；采用双层菱形网间夹铺阻燃土工布封闭，防止向采空区漏风，防止了采空区遗煤自燃；采用撤除通道铺设铁板、大载重支架搬运车直接进入工作面进行装车，避免了支架拆解，实现整架快速运输，用时10d安全完成了面长120m工作面支架撤除，对类似条件矿井工作面撤除具有深远的指导意义。

[1]续文峰，张京超.浅埋深软岩大断面切眼扩宽及大吨位液压支架整体安装实践[J].煤矿开采，2016，21(1):53-55.

[2]刘光木，张京超，续文峰，等.新疆伊宁矿区特殊地质条件液压支架选型研究[J].中国煤炭，2014，40(2):67-70，79.

[3]张海洋，孙利辉.深井高应力软岩巷道让均压加固技术研究[J].煤炭工程，2012(11):20-22，25.

[4]王书刚.让均压支护技术在深井高应力软岩巷道中的应用[J].山东煤炭科技，2014(4):63-65，68.

TD355

B

1006-6225(2017)06-0026-03

2017-08-25

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2017.06.007

张京超(1968-)，男，山东莱芜人，高级工程师，大学本科，主要从事煤炭生产、技术管理。

张京超，续文峰，刘 坤，等.浅埋深薄基岩“三软”易自燃煤层综放面大吨位液压支架快速撤除技术[J].煤矿开采，2017，22(6)：26-28.

邹正立]