综采工作面撤架施工及末采施工工艺优化研究

王宇飞

（潞安化工集团漳村煤矿，山西 长治 046000）

由于矿井机械化水平逐渐上升，综合机械化采煤技术逐渐被绝大部分的矿井所使用，而且综合机械化是矿井开采中最关键的开采方式，为了更好的适应机械化采煤技术，就要将设备搬家效率衔接速度提高，继而将综采工作面的生产效率和产量提高。

在末采期间会有撤架通道形成，将该撤架通道当作保留巷道，并且保留巷道具有特殊性，末采对撤架通道的影响，增加了围岩变形量。就末采期间撤架通道围岩发生剧烈变形的状况而言，王卫军等人模拟了围岩塑性区，且围岩塑性区受撤架通道采动的影响，优化了撤架通道的支护措施；刘洪涛等人分析了撤架通道的轴向应力的分布状况，并提出对应的支护方案；杨仁树等人分析了撤架通道围岩稳定性降低的原因，并设计了巷道支护方案。以上研究绝大部分末采所使用的方法是提早施工撤架通道，因为施工周期比较长，矿压增加明显，对采面衔接效率产生很大影响。以上述状况为基础，将潞安化工集团某矿48703综采工作面工程状况当作背景，研究了传统撤架施工工艺，期望提高开采效果。

1 简述工作面状况

潞安化工集团某矿48703 工作面所开采煤层是8号煤，8 号煤层的倾角、厚度的平均值分别是3°、3.6m，工作面的埋深范围是236～397m，煤层结构比较简单，煤层覆存在开采的区域中的稳定性较好。工作面的推进长度与倾斜长度分别是710m、215m，表1 就是工作面顶底板岩性情况表。

表1 工作面顶底板岩性情况表

按照矿井衔接方案，在48703 工作面将要结束时，需要回撤、拆除工作面设备，图1 就是工作面布置图。在48703工作面回采时，周期性的老顶来压的平均步距是16.7m，因为坚硬岩层是顶板岩层的关键含量，因此就会有较大的来压强度，动载系数是1.4。

图1 工作面巷道布置示意

2 工作面传统的撤架与末采方案

2.1 简述设备状况

将128台掩护式液压支架布置到48703工作面中，型号是ZY8000/25/50 的掩护式液压支架的数量是119台，还有作为过渡使用、置于机尾机头的型号分别是ZYG8000/20/42、ZYT8000/20/4，对应的数量分别是2台、7台（有1台液压支架作为备用置于单轨吊巷）。

在工作面巷道中，会选用1套型号是ZTC40000/25/45的超前支架，1套型号是MG500/1140-GWD（3300V）的采煤机，刮板输送机选用型号是SGZ-900/1050（3300V），数量是1套。

按照矿井衔接计划，需要拆除48703工作面的设备为：需要拆除48703工作面单轨吊巷中的1套电控系列车；需要拆除48703工作面中的128台液压支架，1套刮板输送机、1套采煤机；需要拆除48703胶带巷中的1套转载机、1套破碎机、2部胶带机。

2.2 分析工作面末采工艺

48701 工作面与48703 工作面相邻，48701 工作面的末采工艺是：在48701工作面与停采线距离4～5m时，顶板会通过打开支架后面的支撑梁以及对单体支柱进行打设来实现临时支护，在停采之后，平板车、小绞车会在临时支护的作用下，按顺序将全部设备撤出[1]。此末采工艺不能有效的支撑采面顶板，那么就会增长停采时间，继而增加了矿山压力，当撤出设备期间就极易有矿压显现出现，那么，就要对顶板围岩的支护强度进行补强，对设备搬家的进度有很大影响。按照之前别的工作面的状况，1d就可以撤除3架液压支架，按这个速度来撤除支架所需要的时间是42d，全部设备撤除需要55d，撤除时间比较长，速度比较慢，对工作面的衔接效率有很大影响，所以，一定要优化与完善设备搬家、末采工艺[2]。

3 优化末采工艺及撤架通道

为了将其搬家速度提高，减少末采时间，加快衔接速度，就将48703 工作面工程状况当作基础，将设备撤除工作在撤架通道中进行提出来，于此同时，还优化了末采工艺与设备搬家工艺。

（1）设计撤架通道的大小。液压支架的高度会直接影响撤架通道的有关参数。掩护式液压支架且型号是ZY8000/25/50的最低运输高度要在3.5m以上，所以，在本方案中，所设计的撤架通道的高与宽分别是3.8m、4.0m。

（2）撤架通道施工工艺分析。完成撤架通道施工的是采煤队，且采煤队未和其他队合作，在工作面距离停采线4m 时，采煤机就会对撤架通道进行施工，采煤机割煤时会顺着顶板进行，并将采煤高度控制到3.8m左右，在切割首刀之后，支架将前探梁伸出并对临时支护单体柱，然后在对顶板进行补强锚索的施工并当作永久支护，所使用的锚索是钢绞线锚索，且钢绞线锚索的直径、长度分别是17.8mm、5.4m，相邻锚索的距离是1.5m，在完成锚索施工之后，首个循环就完成了，继而开始第二个循环。整体的撤架通道的施工一共有4个循环，每个循环所需要的时间是4d，那么整体撤架通道的施工预计要16d，而且也完成了末采[3]。

4 实际应用

按照设计方案，在综采工作面推进到和停采线距离1.5m 时，就要将钢丝绳与金属网敷设到液压支架顶部，与此同时，在距离停采线5m 的区域中施工补强支护，还要单体液压支柱施工，来支撑顶板。同时进行设备、单轨吊巷、胶带巷的回撤、拆除工作。下面即为设备需要拆除的部分：

（1）单轨吊巷拆除:①液压支架；②胶带巷的超前液压支架；③自移机尾；④转载机；⑤破碎机；⑥输送机的机头、机尾、中间部分；⑦⑧采煤机；⑨超前支架；⑩控制台系列车。

（2）胶带巷的拆除:①二部胶带带头、中心、机尾、部分；②一部胶带胶带、中心、带头、机尾部分：③转载机；④超前液压支架末尾；⑤破碎机；⑥二部胶带。

全部设备选取分件装车、解体、回撤、拆除的方法，选取小绞车来运输，以下即为拆除方法：

（1）拆除单轨吊巷设备的方法:单轨吊巷控制台系列车与工作面所回撤的设备要依据拆除顺序逐一解体之后，会通过人工拉移、抬杠将电缆、小件设备等拉到规定位置进行装车与捆绑，保证捆绑牢固，在通过单轨吊来运输小件设备、电缆等；通过手拉葫芦的起吊或者配合绞车滑轮产生的拉移来把大件设备拉到其轨道梁底部，在通过单轨吊来运输大件设备。

（2）拆除胶带巷设备的方法:依据拆除步骤将胶带巷回撤设备依次解体，电缆、小件设备等会通过拉移、人工抬杠的方法，将电缆、小件设备等拉到规定位置装车与捆绑，并确保捆绑牢固，在通过单轨吊来运输电缆、小件设备等；大件设备会通过绞车拉移，把大件设备拉移到规定位置，在通过单轨吊机车来运输大件设备[4]。

（3）拆除液压支架:在未回撤支架时，要将规格是2mx2m 的木垛打设到撤架通道机头位置，木垛所使用的是红松圆木，并且红松圆木的直径是200mm，将中心柱进行打设，确保接顶的密封性。在撤架过程中，首先要降柱工作面中的2号支架，然后把降柱后的2号支架的方向进行调整，并把2 号支架拖出，再降柱1 号支架并顺出，并把1 号支架当作1 号掩护架，这样一个循环就形成了，从1号～120号液压支架，按顺序回撤。别的支架撤除会使用双架掩护、迅速回撤设备的方法来维护三角位置的顶板，继而将绞车与别的设备回撤，当撤除末尾的2 架支架时，要先撤除1 号掩护支架，将木垛打设，来对顶板进行支撑，继而将支架撤除[5]。

将以上研究方案使用到48703工作面，并和传统末采计划进行比较，研究方案的优势为：

（1）时间性。施工方案在优化并在现场使用之后，撤架通道围岩由于永久支护的作用而使围岩更加稳定，将设备撤除速度提高，提高了设备拆除效率，相较于过去，工作面1d可撤架7架支架，优化后的施工方案的撤架通道只需16d的施工时间，一共需要19d来撤除支架，需要44d拆除设备，和传统方案进行比较，用时减少了11d，而且新方案易施工，缩短了生产衔接时间。

（2）经济性。当撤架通道使用优化后的施工方案进行施工期间，煤炭资源的回收比传统方案大概多了570t，若煤炭按照1600元/t来计算，那么，直接经济效益大概是90万元左右。除此之外，因为采面推进期间就将所实施的撤架通道完成了，采面采动对所实施的撤架通道没有太大影响，那么，就将维护围岩的成本下降了，就会有40万左右的间接经济效益产生[6]。

5 结束语

（1）传统的末采工艺不能有效支撑采面顶板，而且，因为施工周期比较长，矿压增加明显，停采时间的逐渐增加，当撤出设备期间就极易有矿压显现出现，对设备的搬家速度有很大影响，因此，必须要优化设备搬家及末采工艺，将搬家速度提高。

（2）将使用撤架通道施工来拆除设备的方法提出来，并设计了撤架通道的施工工艺与有关参数，撤架通道断面的规格是4.0m×3.8m。于此同时，将设备搬家方案进行了优化，按照新方案实际使用效果，新方案可以缩短时间，提高了施工效果。