大倾角大采高综采工作面快速撤面支护实践

郝清旺 韩永峰

（新矿内蒙能源福城煤矿,内蒙古 鄂尔多斯 016299）

一般说来，大倾角大采高工作面指煤层倾角35～45°，开采高度在3.5～5.5m的工作面[1]。大倾角工作面开采与近水平工作面开采相比，主要面临防倒、防滑、防飞矸等问题[2-4]。大倾角大采高综采工作面撤面支护通常采用逐茬推采逐茬支护的方式完成撤面支护，但撤面支护周期长，在支护撤除过程中因顶板塑性区增大，造成支架回撤困难，甚至压死支架的现象[5]。快速完成大倾角大采高综采工作面撤面支护，不仅对加快设备周转有意义，而且对于防止因应力集中造成支架回撤困难非常有利。

1 工程概况

1.1 地质概况

上海庙矿区福城煤矿1905S工作面煤层平均倾角36°，平均厚度4.5m，倾向长度157m，属于典型大倾角厚煤层，平均埋深550m，直接顶为1.4～1.9m灰岩，其上7.5～8.1m泥岩，再上为8.1～8.7m砂质泥岩，局部存有0.3～0.5m泥岩伪顶；底板为3.4m粉砂岩。

1.2 工作面开采工艺和“三机”装备

1905S工作面全部采用单一走向长壁后退式采煤法综合机械化开采工艺，自然垮落法管理顶板。采用ZY9000/24/50型掩护式液压支架支护顶板，支架宽度1.75m，顶梁长度4.26m，掩护梁长度2.3m；采用MG500/1330-WD型双滚筒采煤机破煤、装煤，有效截深0.8m；采用SGZ1000/2×525运输机运煤。

1.3 工作面撤面支护要求

1905S工作面煤壁距离停采线14m开始铺网，铺网前提前采取抬溜子降采高措施，把采高控制在3.5～3.8m。距离停采线6.9m至停采线位置顶板采用7排锚杆（Φ22×L2200mm强螺纹钢式树脂锚杆，下同）、2排锚索（Φ17.8×L6200mm，下同）托梁联合支护，锚杆五花布置；钢带排距1100mm，每排锚杆间距为1000mm。第6排锚杆打设完后，按设计位置距停采线1950mm打设第1排锚索，第7排锚杆打设完后，按设计位置距停采线850mm打设第2排锚索，两排锚索三花布置，每排锚索间距6000mm。当支架顶梁距停采线3.6m时，金属网已经完全垂入老塘，且支架顶梁上方已打三排锚带，此时，摘除支架推移杆鱼口，停止移架（只移溜子不移支架）。待工作面支架至停采位置后，对煤壁支护，打设3排锚杆配W钢板（规格为400×280×3mm）、钢塑复合网护帮，第1排距顶板300mm，第2排距顶板1800mm,底排距顶板3300m，锚杆排距为1500mm，每排护帮锚杆沿倾斜间距均为2000mm，护帮锚杆排与排之间五花布置。1905S工作面撤面永久支护示意图如图1所示。

图1 工作面撤面永久支护示意图 （单位：mm）

2 导硐法撤面支护工艺

2.1 施工工艺介绍

采用导硐法施工撤面支护，就是在工作面分组放炮剥帮开硐室刷帮完成顶帮支护，然后煤机割底推进的施工工艺。1905S工作面开导硐时分三组作业，一组自溜尾煤壁向下开帮，二组自60#支架处向下开帮，三组自30#支架处向下开帮，保证组与组之间间隔不小于50m；导硐沿工作面支架顶梁对应的层位进行开设，深度2.4m，宽度3.6m，硐室支护完成后由上往下进行刷帮，然后由煤机扫底，确保采高保持3.5～3.8m。1905S工作面导硐法撤面支护施工示意图如图2所示。

2.2 施工步骤

（1）当支架顶梁上压网量达到5.8m时，采用先开硐室后刷帮的方法继续推进，直到达到撤面要求为止。

（2）超前开硐室刷帮共分三个循环完成，每循环按深度2.4m进行，硐室高度控制在2.5～3.0m，以方便操作为准。开帮期间顶板永久支护采用工作面撤面支护要求施工，临时支护使用支架护帮板或单体支柱配合方木护顶护帮。临时支护单体间距不大于1.5m，排距为1.2m；当支架顶梁距停采线3.6m或护帮板护不到煤壁子时，使用贴帮柱配合不小于2.4m方木护紧煤帮，人员在临时支护的掩护下进行永久支护施工。

图2 导硐法施工示意图 （单位：mm）

（3）当1905S面支架前梁距离停采线7.2m时开始按循环进度1.2m分循环开硐室刷帮，然后进行拉架、移溜，直至支架、溜子紧靠煤壁后再进行第二个循环作业；待第二个循环完成后，配合使用单体支柱将溜槽按1.2m步距移溜(此时支架顶梁距离停采位置3.6m,不再进行拉架),然后进行第三个循环作业，直至到停采线对煤壁进行封帮支护。

（4）剥帮开硐室及刷帮采用放炮落煤、人工装煤的方式，松动炮采用五花眼布置，第一排眼在距剥帮顶板0.5m处按15°仰角向顶板打设，第二排眼距顶板1.5m处打设，第三排眼距顶板2.5m处打设，眼深2400mm，炮眼间排距800mm×1000mm，支护完成后进行下一个循环作业。

3 撤面期间安全管理关键技术

3.1 撤面期间“三防”管理

（1）工作面分组开帮期间，采取自上而下的方式进行施工，组与组间20m范围内挡设至少两道挡矸网作为安全挡卡，并覆盖全断面。安全挡卡标准：在齿轨和煤壁侧各打设一棵单体并拴好防倒绳，使用走向半圆木或木板沿单体支柱自下而上敷设形成整体框架，使用双股10#铁丝将半圆木或木板牢固固定在单体上；紧贴单体支柱上方使用菱形网或挡矸网封闭机道全断面，上部固定在支架顶梁上，确保紧贴顶梁，下部一侧拴在运输机齿轨上，另一侧每隔20cm用10#铁丝固定在单体上，确保固定牢固，两边确保封严整个机道。

（2）为防止运输机下滑，在摘开与推移千斤顶连接件前，必须在运输机齿轨上支设戗柱，用单体一端支设在运输机齿轨上，另一端支设在顶板上，考虑到煤机通过及推移运输机时需撤除部分单体、液压单体与运输机倾斜角度过大等因素，确定工作面运输机每10节溜槽支设1棵，戗柱要及时拴好防倒绳或挂好防倒钩。

（3）运输机支设戗柱，当煤机通过或推移运输机时，需及时撤除操作段的戗柱，但一次性不得超过2颗，煤机通过或运输机推移完成后必须及时补全，防止溜子下滑。

（4）施工地点的工具、物料等必须放在稳定、不易于滑落、倾倒的地点，并拴好绳子防倒、防滑；搬运施工工具等物料时，在物料上拴好绳子，由专人负责牵拉，防止物料下滑伤人。

（5）人员进入机道施工时，安全挡卡区段严禁有人进行移架、推溜、支柱、回柱作业。

（6）推移溜子时，机道内的所有人员必须全部撤出，移溜单体下方严禁有人工作或逗留。

3.2 其他注意事项

（1）金属网倾向、走向网与网全部联接，走向、倾向均采用串簧联接，每孔必联。顶梁前余网不小于0.8m。每个循环联网一次，金属网必须扯平拉直不得出现网兜，当两段之间距离不合适时，可用短金属网联接。

（2）联网要始终超前一茬，联好的网要用绳子或铁丝拉至老塘侧拴在支架护帮板上，防止煤机割煤时撕网。

（3）前移支架时，应按照煤机顺序拉架，打开邻架护帮板，将待拉支架前方的金属网扯平，防止支架拉架过程中搓坏金属网，因煤机、支架损坏的网，必须重新铺设或补联。

4 效果对比分析

1905S工作面于2017年6月10日推至撤面准备位置，至7月08日完成撤面支护，具备撤面条件，9月5日完成工作面全部三机设备的撤除，在撤除支架过程中未出现支架压死，需要放炮卧底的现象。在近乎同样地质条件下，1904N面三机设备与1905S完全相同，采用传统的逐茬割煤、逐茬支护的方法进行撤面支护，撤面支护周期用时47d，且1904N面在撤除过程中因顶板来压造成支架压死数量达7架，严重制约了工作面回撤速度。