大采高综采工作面掩护支架的撤除技术研究

韩 春

（晋能控股煤业集团地煤公司青磁窑煤矿，山西 大同 037000）

引言

在晋能控股煤业集团的某矿15101 综采工作面撤架通道进行施工时，有非常明显的顶板来压与碎裂，并有隐藏的片帮、顶板冒落等。由于要给安全回撤大采高综采工作面中的支架提供保障，在“三角区”进行支护时要把回撤的工期缩短与隐藏的安全隐患剔除，而且按照的原则是经济、高效与安全，选用的支护方式是全断面掩护支架撤除法，就能够使快速把工作面进行回撤得以实现[1]。

1 工程简述

在15101 综采工作面中，其西南部就有一个采区，工作面的总长度是150 m，而且煤层的倾角是3°～5°，各个煤层的大概厚度在4.7 m～4.9 m 之间，该工作面的采高是采全高，对顶板的管理使用的是全部跨落法。在该工作面中，把1 条4.8 m×4.6 m的回撤通道施工在其停采线处，就可以使设备的运输与回撤工作得以实现。

在15101 综采工作面中，来压步距周期的范围在23 m～26 m，有非常显著的来压周期顶板，K2 灰岩是直接顶的材料，顶板由于架的垮落而垮落。“机掘+炮掘”是撤架通道所使用的作业形式，由于要缩减工期，可以在综采工作面的两端分别组织施工队伍，而且两边都是1 支施工队在面对面的施工，联合支护的“金属菱形网+锚杆索”被帮部与顶板所使用。当实施贯通撤架通道操作时，停采线的煤壁与支架58#～66#、19#～26#之间的距离在3.2 m～4.8 m区域中，有裂隙发生在顶板中，当在现场实施湿式钻眼操作时，淋水的大概区域有2 m2，会有发育的裂隙出现在顶板中。按照老顶的破坏特点，对工作面进行了详细的划分，分成了三个区，分别是上区、中区、下区，这三个区的界限位置是该工作面有对称破坏顶板的区，在这个地方的顶板会有发育的裂隙与破碎出现，并且上覆岩块由于彼此挤压进而有咬合产生。

2 现在实施的掩护支架撤除法

支护要支护区域时所使用的现在实施的掩护支架撤除法有2 类，分别是单体液压支架+掩护支架，木垛+掩护支架。

以下就是现在实施的此类非全断面的掩护支架撤除法中存在的缺点：

1）较大的劳动强度、较繁琐的工序。在支护回撤空间时，不但要掩护支架一个个被绞绳所牵引，还要把木垛用人工来进行架设或回撤支柱与单体液压支柱的打设[2]。2）潜在的安全隐患。在回撤断面中，支护的强度与形式都是不同的，并有安全隐患存在于正在作业的“三角区”中，并且“三角区”的支护强度不高，出现的安全隐患包括顶板冒落、煤壁片帮等。3）与作业有冲突。无法共同推进掩护支架和单体回收。4）较低的耗材。有很多在“三角区”支护的坑木不能回收，使投入的劳动力与回撤投入的经济成本增加。

3 全断面掩护支架撤除法的概述

3.1 确实支架的具体位置与支架的数目

由于要对作业人员的安全进行保护，就要对“三角区”中顶板所具有的稳定性进行控制，而且布置掩护支架的数目也要具有合理性，施工现场的水平与回撤空间所具有的宽度决定了需要布置的具体数目。布置掩护支架的区域是停采线煤壁与掩护支架边线的之间距离，从第197 页图1 中可以看出，要尽可能的把作业的范围与立柱都包括在掩护支架的边线中。

图1 掩护支架布置及参数

在间距相同时，布设掩护支架的区域、间距与数目等的函数关系，如式（1）所示。

按照15101 综采工作面中的有关数据，如支架的型号、停采线的位置与末采撤架通道断面的尺寸，把上面的数据带入公式（1）中，就可以对该工作面布设支架的数目与位置进行确定，支架布置的数目与位置，如图2 所示。

图2 支架布置数目及位置（单位：mm）

3.2 实施全断面掩护支架

在选取全断面掩护支架撤除法，就把支护“三角区”从实施工序内除去了，相同的支护强度，该方法的优点是工序具有可靠性、安全性与简单性，实施该方法的工艺过程就是：把待撤支架抽离、把掩护支架的伸缩梁收回与支架前移、下一个循环[3]。

4 需要注意的主要事项

一是对顶板与采空区的状态的监测要由专人来进行，在未撤架时，要多次对掩护支架与待撤支架附近的操作环境进行确认；二是在未对支架进行撤除与抽离时，要对柔性网完整不完整、后面的采空区中的矸石的具体分布状况、支架顶板的状况进行了解与观察，如果尾插板安装在两边的支架中，一定要保障矸石和尾插板可以密实的接触[4]；三是如果又一次给待撤支架附近的支架与掩护架进行注压，确保出撑力大于24 MPa；四是在进行移架过程中，移架一定要是带压进行的，把支架下降100 mm～200 mm，避免有咬架状况出现，支护不能单独操作，要对附近的操作环境与顶板的监测要由专人来进行；五是操作流程是作业的依据，一定要按顺序作业；六是支架上的全部操作不能在本支架上进行，要在相邻的支架上进行；七是在对支架进行操作时，要对附近的操作环境与顶板的监测要由专人来进行。

5 结语

现在实施的掩护支架撤除法和全断面掩护支架撤除法进行比较，后者具有的优点如下：简单的工艺、施工安全。较高的支护强度与统一的支护形式，完全的把掩护支架自移，支护“三角区”的危险工序、密集的劳动力除去，使工序得到了简化。高效的经济。当进行作业过程中，不但把单体液压支柱与坑木的损耗减少，还把投入的人力减少，提高了回撤的安全性与机械化程度。