大倾角综采工作面收作快速拆除技术

谭辅清

（淮南矿业集团 潘四东煤矿，安徽 淮南 232001）

综采工作面回采收作后需要将机电设备快速拆除[1-2]，一是尽快封闭工作面，降低采空区内遗煤自燃发火的安全隐患[3-4]；二是缩短拆除通道空间维护时间，减小巷道围岩变形对设备拆除及转运空间的影响；三是可以缩短设备租赁使用及维护时间，降低生产成本。目前来看[5-11]，综采工作面快速拆除主要是拆除前的条件准备，包括回采状态调整，顶板管理，通道扩刷等，其次是拆除设施及运输环节准备，最后是设备拆除工艺。在这三者之中，前两者可以合理组织，平行作业，减小对拆除工期的影响；第3项中支架拆除是整个工作面拆除收作的关键控制环节，起着决定作用。因此，做好工作面拆除前的准备条件，选着合理的支架拆除工艺是综采工作面快速拆除的关键。结合淮南矿区某矿11413综采工作面拆除实践，总结了快速拆除关键技术及工艺。

1 工作面概况

11413工作面设计面长117 m，走向长度600 m，回风巷标高-458～-480 m，进风巷标高-502～-530 m，倾角 14°~30°，平均 22°。该工作面煤层赋存较稳定，结构简单，平均煤厚4.3 m，平均夹矸1.6 m。直接顶为砂泥岩互层，均厚3.2 m；基本顶为中粗砂岩，厚11.8 m。直接底为泥岩，厚度1.6m；基本底为粉细砂岩，厚度11.2 m。工作面采用综合机械化回采，全部垮落法方式管理顶板。工作面设备主要技术参数如下：①MG750/1775-WD采煤机1台，总装机功率为 1 775 kW，生产能力为 2 000 t/h；②ZZ13000/24/50液压支架61架，支架质量38.8 t，ZZG13000/21/42液压支架6架，支架质量34.5 t；③SGZ1000/1400刮板输送机1台，总装机功率为2×700 kW，生产能力为2 500 t/h。

2 大倾角拆架通道快速准备

2.1 收作前条件准备

综采工作面收作前主要是考虑液压支架拆除的条件准备，一是顶板支护管理，确保支架在可靠的支护条件下作业；二是预留支架拆除通道，给支架调向、运输提供安全作业空间；三是有效控制工作面机电设备状态，防止刮板机和支架过度下滑造成下风巷运转空间不畅。

11413工作面采取联金属网和钢丝绳的方式准备收作条件，工作面于上绳位置前28 m开始调整采向，合理控制机头、机尾进刀比例，直至与初始上绳位置平行。之后工作面平推，每隔600 mm沿倾向在双层金属网上联钢丝绳（φ≥21.5 mm），当第1根钢丝绳到达支架尾粱落地后，上绳结束。

2.2 拆架通道快速扩刷

11413工作面拆架通道采用锚梁网支护，断面尺寸为4.3 m×3.4 m（宽×高）。通道宽度人工一次扩刷到位，高度分2次施工，第1次人工扩刷2.0 m高，第2次煤机排底直至设计高度。进行煤机二次排底时，采用单体辅助推移刮板机，推移步距与煤机截割深度一致，扩刷至设计宽度和高度后，再使用单体、锚链配合推移千斤顶将刮板机退回。人工最后再清理找平，并补打帮部锚杆，整个拆架通道扩刷结束。工作面拆架通道支护及布置图如图1。

图1 工作面拆架通道支护及布置图

拆架通道采用锚梁网支护，以及煤机排底的方式极大地提高作业效率，减轻了劳动强度。同时，底板加固可以与下帮部支护平行作业，减小了工序间影响时间，有效缩短了工作面收作封闭工期。

2.3 拆架通道底板加固

11413工作面收作期间受DF9断层影响，工作面整体倾角增大，局部倾角达35°～40°，且为煤层底板，裂隙发育，松软破碎，极易抽底失稳，给通道扩刷准备及拆架作业造成不稳定因素。对此，通道底板采取锚网封底支护方式管理，底板全断面铺设金属网，并配合锚杆加固。锚杆采用φ20 mm×2 000 mm普通锚杆，横向布置，间排距为1 000 mm×2 000 mm。布设锚杆位置在底板挖设4 300 mm×200 mm×100 mm（长×宽×深）沟槽，避免影响支架拆除拉移。工作面拆架通道底板加固支护图如图2。

图2 工作面拆架通道底板加固支护图

3 无坑木拆架关键技术

3.1 出架方案及选择

出架方式考虑2个方案：一是常规拆架，即支架在面内调向后通过轨道拉移出工作面；二是根据11413工作面特点，采取直接顺底板拖拽方式出架。

方案一的常规出架方式需在面内布置轨道，同时为防止支架歪斜掉道对支架控制要求高，在大倾角条件下还需对轨道采取特殊加固措施，轨道安装复杂，且支架运输效率低。方案二减少了轨道安装及加固施工，顺地拖拽方式出架操作容易，安全隐患小，且固底支护也为该出架方式创造了前提条件。因此，综合分析，11413工作面采取方案二出架方式。

3.2 拆除设备布置

工作面拆除设备布置图如图3。

图3 工作面拆除设备布置图

支架拆除装置主要为回柱绞车，并根据运输牵引需要布置在巷道合适位置，配合手拉葫芦、回头滑轮等器具起到牵引、调向、防到、对拉等作用。11413工作面根据巷道起伏状况，以及运输需要共布置11部绞车。5#绞车主要是将工作面拆除的支架拉移至巷道外口；9#绞车起到配合、对拉的作用；6#绞车为面内出架时调向用；7#、8#为面内拆架用，起到牵拉、防到作用；10#、11#绞车为通道内调向、防到用，并辅助牵拉绞车出架。

3.3 支架拆除流程

工作面需首先拆除1#支架，以为后续布置掩护架准好空间。拆除时，先在1#支架前方靠近煤壁侧顶板打起吊锚索安装回头滑，利用10#调向和11#防倒绞车，配合回头滑轮将支架拉出架窝，之后将支架调至与煤壁平行，再通过7#、8#绞车配合牵拉顺地拖拽出拆架通道，至上风巷装车平台后转运出工作面。工作面无坑木拆架工艺示意图如图4。

图4 工作面无坑木拆架工艺示意图

在拆除1#支架后，通过相同方式将2#、3#支架拉出架窝，并调向与煤壁平行，布置为掩护架，如图4（a）。掩护架成交错布置，靠煤壁侧的2#支架超前3#架约半个支架长度，随着支架拆除迈步式前移。

掩护架布置好后，进入正常拆架流程，即按顺序从机头往机尾方向拆除剩余支架，如图4（b）。出架窝方式与上述拆除1#架相同，之后用7#、8#及6#绞车相互配合将支架牵拉出工作面。

待拆至最后 2架（66#、67#）时，进入拆架收作阶段，如图4（c）。先拆除位于采空区侧3#掩护架，并在拆除65#后及时在架窝处架设木垛管理顶板，之后按顺序拆除66#、67#架，最后再拆除2#架。

3.4 顶板及通风安全管理

在拆除工作面刮板机和煤机后，在机头正对位置架设1个木垛，以便加强下安全出口顶板管理。2台架掩护架全部就位后，根据顶板情况，拆除1架后及时在3#掩护架和采空区间的通道内使用长度合适的扒皮料挑走向棚，棚梁使用2根点柱支撑。若顶板压力较大且下沉较快则在靠近下1架待拆支架侧下方打1根4.5 m工字钢走向挑棚，一端在2#掩护架上方，另一端在采空区侧打单体或点柱支撑。

设备拆除期间，分别在工作面上、下风巷布设1台局部通风机，下部局部通风机风筒接至下安全出口，上风巷备用，防止顶板垮落堵塞工作面造成通风不良，进而引发瓦斯超限。同时要加强上隅角瓦斯、CO等有毒有害气体检测，及时采取应对措施。

4 经济效益分析

相比传统坑木支护拆除支架，11413工作面可节约挑棚及点柱支护木料约25 m3，木垛按3 m布设1个，可节约木料约75 m3，整个工作面拆除可节约木料约100 m3。根据目前原木市场价格1 140.67元/m3，该工作面拆除可以节约材料费约11.5万元。按平均1年3个工作面拆除来计算，每年可以节约材料费约34.5万元。同时，无坑木拆除避免了人员进入采空区内作业，以及相关支护材料的搬运，极大地减小了不安全因素，提升了安全作业保障。

5 结语

综采工作面快速收作及无坑木拆架，一是收作前条件准备，尽可能在顶板稳定的区域停采收作，大倾角工作面合理调整机头、机尾进刀比例，防止支架和刮板机下滑，确保运输巷机头作业空间；二是加快拆架通道准备工作，尽量使用施工速度快、效率高的锚网索支护形式，人工扩刷结合煤机二次排底提升通道成巷效率；三是合理布置拆除设备，利用端头支架形成拆架掩护通道，随支架拆除迈步前移，达到无坑木快速拆架。