干河煤矿大采高综采工作面回撤支架三角区顶板控制

兰永平

（山西焦煤霍州煤电集团干河煤矿，山西 洪洞 041600）

1 工作面概况

干河煤矿2-126工作面位于+80水平一采区的右翼，北侧为F14断层，西侧为2-112工作面采空区，南侧为2-118C工作面采空区，东侧为F23断层。地表位于工业广场南部，地表形态属低山黄土丘陵，以黄土梁、垣特征，黄土冲沟发育，工作面地表大部为农田耕地，黄土覆盖厚度54～90 m，基岩厚355～396 m，工作面标高102～172 m。总体构造形态为走向北东、倾向北西的单斜构造；煤层平均厚度4.0 m，夹矸0.55 m左右，煤层结构1.8（0.55）1.65，煤层倾角7°～11°，平均9°，煤层硬度（f）为1.5，属于煤层稳定性煤层。工作面直接顶板为细粒砂岩，厚2.45 m，基本顶为K8中粒砂岩，厚4.8 m，直接底板为炭质泥岩，厚2.9 m，老底为K7中粒砂岩，厚3.1 m。顶板裂隙发育，底板为砂岩遇水不膨胀。工作面走向长度486 m，倾向长度142 m，布置支架85架。

2 末采支护工艺

2.1 末采支护优化

工作面末采长度16.8 m，共计21个循环，循环进度0.8 m。末采区段顶板采用“网-绳-锚-钢带”联合支护。末采整体铺设双层金属菱形网，上下层交错布置；第4至第10循环铺设φ26 mm钢丝绳，间距0.4 m，共14道；第11至第21循环（其中17-21循环为回撤通道）采用锚杆+锚索+W钢带联合支护，间排距均为0.8 m，单数循环（第11、13、15、17、19、21）支护是在每一个循环中间施工1排锚杆、锚索混合支护，配5孔W钢带，锚杆与锚索交替布置；②双数循环（第12、14、18、16、20）支护是在每一个循环中间施工1排锚杆，配5孔W钢带。如图1所示。

图1 末采支护示意图

2.2 末采支护与以往不同之处

铺设钢丝绳：以往综采工作面末采时从第4至第15循环，每个循环中间铺设1道钢丝绳，绳间距0.8 m，共计铺绳12道。与本次末采区别之处，铺绳范围缩小至第4至第10循环，绳间距缩小至0.4 m，但钢丝绳数量增加至14道。

顶板支护：以往综采工作面末采时仅在回撤通道范围第17至第21循环进行锚杆+锚索+W钢带联合支护，支护循环为5个循环。与本次末采区别之处，支护范围扩大至第11至第21循环，在原支护排数基础上增加了6排，共计支护11个循环（排），间排距不变仍为0.8 m。

3 回撤支架三角区顶板控制

3.1 三角区顶板控制与以往不同之处

以往回撤支架工艺：抽架→调向→前移→三角区单体柱支护→三角区单体柱回柱→前移老山侧掩护架→前移煤壁侧掩护架→装车运架。

目前回撤支架工艺：抽架→调向→前移→前移老山侧掩护架→前移煤壁侧掩护架→装车运架。

1）大采高综采工作面采用以往末采工艺支护后，回撤支架期间三角区主要以钢丝绳配合单体柱进行支护，抽一架支架支护一次；此次末采支护进行优化后，回撤支架期间三角区取消单体柱支护方式，利用钢丝绳及顶板锚网钢带支护作为维护方法，确保支架顺利回撤；回撤支架工艺中减少了三角区支、回柱的环节。

2）回撤通道以往布置3架支架作为掩护架，现增加至4架支架掩护架，多一架掩护架用于辅助三角区顶板控制，如图2所示。

图2 工作面支架回撤

3.2 工作面支架回撤

支架回撤采用掩护架整体回撤方式：即用85、84、82、81号支架做掩护架，从85号架（机尾）向机头方向依次回撤。

1）掩护架形成顺序依次为：84→85→82→81号，掩护架摆放顺序从老山侧至煤壁侧依次为：85→82→84→81号。4架掩护架支护范围从老山侧待抽支架切顶线位置至撤架通道煤壁范围。

2）抽架时，利用煤壁的辅助抽架锚索，用转载机大链将支架推移梁十字头与锚索联接，随后操作支架立柱降架使其与顶板分离0.3～0.5 m，操作支架推移油缸将待抽支架反复逐步前移抽出；抽到调头位置后，利用下一组抽架锚索辅助使其完成调向。

3）抽一架支架掩护架前移一次，先移老山侧掩护架后移煤壁侧掩护架，掩护架采取自移的方式移动。回撤支架过程中，三角区不再采取单体支护的方式控制顶板。

4 应用情况

4.1 优点

1）回撤支架过程中，由以往3架掩护架增加至4架掩护架，配合钢丝绳和顶板锚网钢带支护，扩大回撤通道顶板控制范围，从而有效控制抽架后三角区的顶板，减小了待抽支架的顶板压力。

2）回撤支架三角区内取消支回单体支柱，避免了频繁使用单体支柱维护顶板，提高了职工作业安全环境，减小职工劳动强度，同时加快了回撤支架的速度。

3）末采支护优化后，菱形网与钢丝绳加密后，第1道钢丝绳距底板100～200 mm，支架切顶线至采空区底板范围形成较完整的假顶，回撤期间三角区顶板也较为完整，顶板缓慢下落，无窜矸现象。

4）加强了三角区顶板管控，提高三角区顶板的支护质量，减少了破网、漏矸现象，实其呈现为缓慢下沉。

4.2 存在的问题及改进思路

1）根据回撤支架期间，三角区老山压网情况，可将21个循环缩减至20个循环，末采距离16 m即可，减少0.8 m。

2）末采第11循环（第一排）锚杆+锚索+W钢带联合支护基本位于支架顶梁位置，抽架后三角区顶板因受力会在紧靠W钢带里边形成明显网包。需在此顶板支护的基础上，再提前一个循环进行顶板支护，将锚杆+锚索+W钢带联合支护由11排增加至12排。

3）撤架通道形成后，支架切顶线处第一排钢带支护（第11循环）与老山侧菱形网撕裂现象。在下次末采时需将末采第10、11循环菱形网铺设为3层。

5 结论

以往采用单体柱支护三角区平均每架消耗坑代（单体柱等）材料2 808元，相较以往此次末采支护每架支护材料消耗增加1 787元。相比较末采支护优化后，改变回撤支架三角区顶板控制方式，每架支架可节约1 021元。

实践证明，通过优化改变末采期间钢丝绳的铺设和锚杆、锚索支护方法，并辅助以改变掩护架数量来控制抽架后三角区的顶板，是行之有效的。一是改善了安全环境，避免了人员频繁进出三角区，杜绝了矸石掉落伤人等事故；二是取消了单体柱支护，减少了回撤支架中的一道环节，提高了工作效率、降低了作业人员劳动强度；三是加强了三角区顶板管控，扩大了顶板有效控制范围，提高了支护质量，减小了待抽支架的顶板压力；四是降低了支护成本，节约了支护材料的投入。