大傾角傾斜綜放工作麵下行回撤技術研究

一、立項背景與研究的目的和意義

從我國目前地下開采技術發展趨勢來看，綜采是采煤工藝發展的重要方向，它具有高產、高效、安全、低耗以及勞動環境好和勞動強度小等優點。綜采工藝已在煤礦開采中成功應用多年，不僅提高了煤礦地下開采的機械化水平，而且減少了工作麵頂板02manbetx.com 的發生，但綜采工作麵的收尾回撤相對炮采和高檔普采也存在不足。一方麵綜采回撤的設備多、體積大、重量重;另一方麵綜采工作麵支架需要抽架後轉向，支架前梁到煤幫留有1.8-2.4m的抽架轉向空間，在該空間內打設錨網索帶支護，相對控製頂板效果差，材料投入多，勞動強度大，在回撤過程中回撤通道維護困難，頂板易垮落，造成作業斷麵的減少而影響通風，使作業場所瓦斯和煤塵濃度高，風速超限，容易導致一些安全02manbetx.com 的發生，所以傳統綜采工作麵按從下向上收尾回撤，不但耗費大量的人力和物力，而且在支架回撤後頂板垮落、通風通道易變形收縮，不利於頂板維護，而且在回撤地點采用局部通風機通風容易造成瓦斯積聚，給回撤工作帶來了較多安全隱患。

我公司工作麵采煤方式為下行後退式采煤，上中層煤一次采全高，采用全部垮落法管理頂板。當上部工作麵回采後經上部圍岩應力傳遞使下部工作麵回巷壓力大，巷道收縮變形嚴重，加之工作麵煤層底板為灰色泥岩，平均厚度1.8米，遇水易膨脹，造成回風巷底鼓嚴重，在回撤工作麵時回風巷軌道、吊裝硐室維護和維修頻次多、任務重，不但影響回撤進度而且安全保障能力低。

為了使工作麵回撤做到安全、快速、高效，我公司根據工作麵布置方式、采煤方法和巷道圍岩特性及變形規律，在認真總結經驗在同時，在技術上采用多方案比較，經反複論證打破了工作麵傳統的從下向上支架撤除工藝，在綜采（放）工作麵大傾角下實行從上向下回撤技術，並先後在3226下、31100S、31101工作麵回撤過程中對此項新技術進行了大膽實踐與檢驗。使用該技術後一是使工作麵回撤地點始終處於全風壓通風狀態，解決了上隅角瓦斯超限的問題；二是將吊裝硐室建立在進風巷，回撤後的設備全部從進風巷向外運輸，進風巷壓力相對較小，大大減少了運輸軌道和吊裝硐室的維護和維修，縮短了回撤時間，提高了安全係數；三是解決了上行回撤中絞車拉移力不足的問題，下行回撤中除絞車拉移外靠液壓支架自身下滑力，減小了絞車拉移力，可選用尺寸較小，便於安裝的絞車，減少設備投入。通過采用下行回撤法回撤綜采工作麵液壓支架，不但為不同條件下的綜采支架的回收方式探索了一條新途徑，而且有利於節約回撤成本和提高生產效率，給煤礦開采帶來了良好的經濟效益，提供了安全保障。

回撤通道（傾斜巷道）礦壓顯現規律

I、原岩應力帶：顯現輕微，一般不受破壞。II、開始變形破壞嚴重，移近速度達10~ 30mm /d,峰值區嚴重。III、邊緣卸載帶：煤體破壞，應力降低，向平衡過渡，移近量仍較大。

我公司回撤通道頂板直接頂與老頂每周下沉量示意圖（資料)

二、工作麵下行回撤需解決的技術難題

1、支架在抽架後大傾角斜麵上轉向時預防倒架的技術問題。2、在大傾角回撤通道內支架向下拉運時預防支架自行下滑技術。

3、在支架下拉過程中拉運大量浮碴，堆積在下出口的預防措施。

4、在大傾角工作麵支架降架卸載、掐斷支架進液和回液管路後有大量的水將會從工作麵流到工作麵下口，從技術方麵研究解決下出口積水的問題。

5、支架回撤後即要求老塘冒落，又要維護回撤通道，如何確定冒落步距和采取相應措施。

三、大傾角下行回撤技術研究與實踐

1、工作麵的撤除空間(以ZF4800支架參數計算，其它型號支架可參照此方法計算)

1）空間高度

H＝h₁+h₂+h₃+h₄+h

式中:H—拆除液壓支架的空間高度，m；

h₁—液壓支架拆運基麵高度，h₁= 0.3m ；

h₂—液壓支架收縮後的最小高度，h₂= 1.8m ；

h₃—液壓支架運搬安全間隙,取 0.2m ；

h₄—液壓支架頂架底突出麵至頂板最大處厚度h₄= 0.3m ；

h—預計頂板下沉量,h= 0.2m ；

所以：H＝0.3+1.7+0.2+0.3+0.2＝2.8m

2）空間寬度

B＝L₁+L₁¹＝ L_b

式中：B—液壓支架底座前端至煤壁距離；

L₁—— 液壓支架頂梁前端至煤壁距離距離，L₁= 2.4m ；

L₁^′——液壓支架頂梁伸出底座的長度，L₁=2.1^′m；

L_b—— 液壓支架收縮為最小高度時的長度，L_b= 6.7 m ；

所以：B＝ 4.5m （支架頂梁至煤幫 2.4米 ）

2、大傾角下行回撤通道頂板支護工藝

為加強工作麵的頂板管理，天祝煤業公司對工作麵回撤空間頂板采用錨網索帶支護，當工作麵距離停采線15米時開始停止放頂煤，當工作麵距離停采線12米的範圍內在推采結束時必須將回撤通道構建完畢。在開始的6米範圍內全工作麵鋪設單層菱形金屬網（頂板破碎時掛雙層網），采用錨網支護控製頂板；當采至距離停采線6米時開始鋪設雙層菱形金屬網，頂部均采用錨網鋼帶支護，鋼帶長4米，排距0.6米，鋼帶沿傾向鋪設；當采至距離停采線9-12米範圍內時，頂部均采用錨杆（索）網鋼帶支護，與金屬網接茬處必須可靠連接，金屬網一直敷設至回撤通道結束，金屬網茬子搭接長度不小於100mm。錨杆間排距：800×600㎜，錨索間排距：2.4×1.2m，錨杆采用直徑22㎜，長2.4m的螺紋鋼錨杆，錨索采用直徑17.8㎜，長5.3m的鋼絞線錨索（錨索間排距可根據頂板、、壓力實際情況增大或減小).

當工作麵回采至停采線2.4米時，停止移架，采煤機繼續割煤且推移刮板輸送機，伸出液壓支架伸縮梁，以控製暴露的頂板；割第二片幫前，將推移裝置脫開，改用單體支柱以支架底座為支點推移前部刮板輸送機，先推溜後割煤，同時，仍全部有效地使用輸送機防滑裝置；當回撤通道最後割完後，在每付支架上，沿走向架設直徑不小於18㎝，長3m的半圓木，半圓木一側架在支架前梁上，另一頭架在煤壁側的單體支柱上，棚距1.5米。回撤通道完成後，在工作麵煤幫掛單層金屬網並打鐵錨杆加固，以防止片幫，錨杆間排距為1.0×1.0m。

3、工作麵回撤前的主要準備工作

1）、從工作麵距停采線 12m 處起，工作麵必須嚴格執行“三直、兩平”的質量標準進行收尾停采（即煤幫直、液壓支架直、輸送機直、頂板平、底板平）。為了保證回撤時有足夠的空間，而且不至於把液壓支架壓死，必須保證液壓支架活柱的伸出量不少於600㎜（即回撤通道高度必須達到 2.8米 ）。

2)在進風巷施工一吊裝峒室（裏簷子距停采幫 10m ），並在做回吊裝硐室長度為 5米 ，寬度 5米 ，高度 5.5米 ，采用碼放木垛支護，在木垛上安裝起吊梁及兩台電動葫蘆（吊裝硐室位置、規格、支護方式可視實際情況而定）。

3）、工作麵回采至距停采線 3.0m 時，割煤過程中工作麵下底回采，在最後沿走向 2.4m 範圍內必須使底板下底深度達到300㎜,並將下出口 7.5米 範圍采用下底回采製作成平巷，作為下拉支架緩衝地段，並割成圓弧過渡至工作麵。在回撤通道完成、前溜拆除後在吊裝硐室至回撤通道下端 30米 範圍將通道底板用C3O混凝土進行硬化，硬化厚度300㎜，寬度為從距煤幫300㎜開始向老塘側 2m 。

4)、在工作麵回風石門和進風車場分別安設一台局扇，並懸掛風筒至回撤通道處，以便回撤支架通風之用。

5)、端頭支護撤除後，在原端頭位置的巷道下幫施工一水倉，並安裝水泵排水。

6）、在進風巷安裝臨時乳化液泵站一台（兩泵一箱）。

7）、工作麵停采時，在下出口做好三角缺口，長×深×高：3×1.2× 2.8米 ，將回撤通道與運輸順槽上幫交叉處做成弧形 。

4、工作麵大傾角下行回撤方案

工作麵進風巷所有設備從進風巷裝車回收出井；前後部刮板輸送機及附屬部件（擋煤板、齒軌等）采用從上向下的順序，分件拉移至下出口至吊裝硐室裝車外回；端頭支架拉移至掩護梁超過下出口以外1米處解體，分件拉移至吊裝硐室裝車回收出井；工作麵液壓支架采用從上向下順序拉移至下出口至吊裝硐室解體裝車運往地麵，過渡架拉移至吊裝硐室解體裝車運往地麵。

5、工作麵大傾角下行回撤支架設備撤除順序

當綜采工作麵回撤通道製作完成後，即可進行設備的撤除工作，其順序為：

進風巷皮帶

設備列車進風巷轉載機—— 采煤機-----前部後部刮板輸送機———端頭支架 ——工作麵及進風巷鋪設軌道、硬化底板 ——工作麵基本支架——過渡架----乳化泵站---皮帶剩餘部件及兩道支護用品、軌道等。

1）、端頭支架的撤除`

①為保證端頭支架的安全撤除，工作麵首先撤除端頭支架。端頭支架空架外拉 6米 ，即端頭支架外拉至後立柱距回撤通道 1.2米 時開始解體。端頭支架每向前拉 0.6米 ，必須在架後采用單體液壓支柱配合木柱帽支護頂板，當拉移步距達到 1.5米 時，必須在架後架設木垛，端頭支架拉移到拆除位置後在原端頭支架位置碼設6付木垛，用於支護下端頭。

②端頭支架拉移到位後，按先左右副架，後主架從前向後的順序進行分件解體撤除。

3端頭支架分解成最小幾何尺寸拉移到吊裝硐室裝車外運。

2）、工作麵支架的撤除

1)、工作麵液壓支架拉移采用JD--55KW調度絞車拉移。同時在工作麵待回支架上方5米處使用單體液壓支柱“四壓兩戧”固定一台25KW絞車，用於支架防滑和工作麵運料。

2）、工作麵1﹟2﹟過渡支架回撤時：過渡支架拉移 1米 後轉向由進風巷慢速絞車配合55KW調度絞車拉移至進風巷吊裝硐室拆卸裝車外運。其餘支架經轉向後由進風巷55KW調度絞車拉移至下出口，再利用進風巷慢速絞車拉移至吊裝硐室裝車外運。

3）、液壓支架抽出采用單體液壓支柱、調度絞車輔助、支架尾梁、插板動作抽出，即先降架，在液壓支架頂梁前端打2根單體液壓支柱頂住頂梁，降下液壓支架尾梁，收起插板，然後伸出插板依靠插板伸出力及絞車拉移使支架前移，同時稍降前立柱，提起支架底座，同時在支架底座後部與老塘間頂單體液壓支柱，依靠單體液壓支柱升力輔助頂出支架，使支架順利前移，支架前移 2米 後停止前移，在支架尾梁下側戧一單體液壓支柱，柱根頂在下一支架底座上，柱頭頂在支架尾梁上側，將55KW絞車鋼絲繩拴在支架底座前端，單體液壓支柱注液，55KW絞車緩慢拉移促使支架轉向。轉向過程中及時更換戧柱，使液壓支架順利轉向。

4）液壓支架轉正後在液壓支架前底座上拴上55KW絞車鋼絲繩繩頭，同時將工作麵絞車繩頭栓在液壓支架尾梁上，下出口絞車拉移支架工作麵絞車配合，至工作麵下出口。

5）、液壓支架抽出及轉向過程中工作人員必須站在被抽支架下側的液壓支架架箱內操作，被抽及轉向支架和鋼絲繩運行範圍 5米 內嚴禁有人工作或逗留。所有單體液壓支柱必須遠距離操作，並拴好保險繩。升柱時必須緩慢注液且協同配合防止頂斜支架或單體液壓支柱彈起傷人。

6）、液壓支架拉移至下出口時暫不取開55KW絞車鋼絲繩，連接進風巷吊裝硐室外回柱絞車，利用回柱絞車拉移液壓支架，配合單體液壓支柱斜頂支架使支架轉向並拉移至吊裝硐室裝車。單體液壓支柱斜頂方法與支架抽出後轉向時相同，隨支架轉向緩慢鬆開55KW絞車鋼絲繩，待支架轉正，底座進入進風巷時方可取下55KW絞車鋼絲繩。

6)、吊裝硐室起吊液壓支架采用2-3個10噸手動葫蘆配合進行，手動葫蘆必須用220型溜子大鏈用專用接鏈環牢固固定在吊裝硐室鋼梁上。手動葫蘆必須用220型溜子大鏈與支架底座采用專用掛鉤連接。起吊過程中拉動手動葫蘆人員必須協同配合，均勻拉移，防止支架失穩。支架提起後將專用平板車拉至支架底座下方，擺正支架重心，保證支架重心端正不偏移。手動葫蘆緩慢下放支架裝車。支架裝車後必須用40T溜子大鏈與平板車固定牢固，然後外運。

7）、回撤通道拉移液壓支架時，被拉支架下方通道內嚴禁任何人工作和逗留。並派專人觀察支架運行情況，觀察人必須站在被拉支架下方未撤支架架箱內，發現異常立即通知絞車工停止拉移進行處理。

8）、用手動葫蘆提起5噸以上重量的部件時必須使用220型溜子大鏈連接部件與手動葫蘆，且大鏈必須用整條，不得有連接，若需連接時必須使用專用接鏈環，上齊銷軸。

9）、工作麵液壓支架回撤過程中，每撤除4付支架，在未撤支架上方 6米 處，距煤幫 1.5米 處碼一“井”型木垛，木垛采用長 1.2米 厚 0.2米 的方木。木垛不隨支架回撤而拆除，兩木垛間加打圓木中立柱傾斜抬棚，中立柱采用直徑不小於 0.18米 的優質圓木，圓木長度視工作麵高度而定，中立柱間距 1米 ，中立柱柱頭加墊道木，道木采用長×寬×高＝ 1.2米 × 0.2米 × 0.2米 的方木。中立柱及木垛向老塘側帶有75°的仰角，中立柱不隨工作麵支架回撤而回收。中立柱及木垛必須打在實底上，並用楔子釘牢。

10）、回撤工作麵過程中在待回支架上方 3米 處，沿工作麵走向方向打一排單體液壓支柱戧棚，戧棚采用DZ—2500或DZ—3150型單體液壓支柱配合 2.6米 花邊鋼梁或 2.4米 長半圓木架設“一梁三柱”，戧棚向工作麵上出口方向帶有80°—85°的戧角。支架回撤過程中每回撤2付支架在待回撤支架上方 3米 處，沿工作麵走向方向打一排單體液壓支柱戧棚，然後回撤新戧棚上方 3米 處戧棚。戧棚隨回撤逐漸上移。回撤戧棚時采用從老塘向煤幫方向，從上向下的方法進行，回撤中必須有專人觀察頂板壓力情況，發現異常必須立即停止工作進行處理。

11）、回撤工作麵過程中，每回撤10付支架必須對待回撤支架上方 5米 、距煤壁 1.5米 處木垛以裏老塘側頂板進行強製放頂，強製放頂時采用在木垛間老塘側距木垛 0.2米 處頂板打一單排炮眼，眼距 1.5米 ，眼深 1.8米 ，每眼裝藥量2 -3 碼 ，炮眼剩餘部分用水炮泥和黃土炮泥封滿。放炮時一次起爆一個炮眼。放炮時嚴格執行“一炮三檢”“三人連鎖放炮製”。打眼時工作現場必須有專人觀察打眼地點支護及壓力變化情況，發現異常必須立即停止工作進行處理。放炮時放炮地點下方及工作麵進回風巷所有人員必須全部撤出。防止放炮扇出瓦斯傷人。同時在可能進入放炮地點的所有通道上設置專人警戒，嚴禁任何人進入放炮區域。。每次放炮後放炮員及班組長必須詳細觀察放炮地點支護及瓦斯情況，發現異常必須立即停止工作進行處理。放炮嚴格執行《綜采工作麵作業01manbetx 》的有關規定。

6、回撤通道空間支護

工作麵第一付支架撤除前，必須在無架區碼設木垛支護頂板（木垛數量和間距視無架區寬度而定，沒有無架區時可不碼設木垛），使無架區處於最小空頂距狀態。在工作麵第一付支架撤除後，緊挨無架區木垛沿走向碼設三付木垛，間距 3米 ，外側木垛至煤幫 1.4米 。工作麵頂板在回撤過程中采用邊回撤邊冒落的方法。回撤通道木垛成單排碼設（頂板破碎時可碼設雙排木垛），傾向間距為 5米 （中對中），並在木垛與煤幫間打設撐木，撐木采用方木，在木垛一頭豎立一根方木，將撐木撐在木垛方木與煤幫之間。同時在木垛之間沿走向打設戴帽點柱，柱距為 1m ,柱子采用直徑不小於18㎝的圓木，柱帽采用直徑不小於 22cm 的半圓木控製頂板，以確保回撤過程中的通風、行人等，待液壓支架全部回撤結束後再回收木垛。同時在回撤支架時，在待回撤支架上方 2米 和 2.8米 處沿走向切頂線打設2排抬棚（利用單體支柱配合長度為 2.6米 的花邊鋼梁或長度為 2.5米 的半圓木架設），抬棚間距 1米 ，待撤支架回撤後，抬棚及時下移，如此循環。如果支架撤除距離達到 6 米 後上段頂板仍不冒落時，要采用人工強製放頂的方法使其冒落，冒落線至回撤支架的最大距離為 3 米 。

7、主要安全技術措施

1）檢修人員要認真檢修絞車、鋼絲繩的完好情況。

2）現場指揮人員一定要切實負責絞車司機要相互配合，確保施工安全。

3） 每個環節的施工人員一定要在鄰架箱體內操作，其他人員躲在距離施工地點至少 10米 的安全地點，支架向下運輸時，支架下方回撤通道內嚴禁有人工作，人員必須在架箱內行走。

4）在拆除過程中，要及時清理回撤通道底板上的浮煤、浮碴，並對底板進行平整，以保證支架運輸安全暢通。

四、大傾角下行回撤技術成果

（一）解決的技術難題

1、通過單體液壓支柱的斜頂，很好的解決了液壓支架在大傾角斜麵上的倒架問題：單體液壓支柱斜頂在液壓支架尾梁上一方麵在下出口絞車的拉移力作用下液壓支架架頭向下出口方向移動，尾梁在單體支柱作用下向煤壁側移動，使支架順利轉向；另一方麵單體支柱斜頂過程中給液壓支架向上出口作用力，防止了倒架。

2、通過在待回液壓支架上方5米處安裝調度絞車作為下拉支架時的防滑，很好的解決了液壓支架下拉過程中的下滑：一方麵在液壓支架下拉過程中由於支架自重及摩擦力支架下滑，可在支架下拉過程中工作麵安裝的調度絞車與下出口調度絞車配合，防止支架下拉過程中下滑；另一方麵工作麵調度絞車可作工作麵物料的拉運，減輕職工勞動強度。

3、通過在液壓支架底座安裝滑靴，減少支架下拉過程中的拉渣問題：滑靴製作成前端翹起結構，支架下拉過程中推起的渣石、浮煤通過滑靴分至底座兩側，同時部分通過滑靴翹起部分的圓弧作用壓在支架底座下部，通過支架自重將底板壓實，方便下一架拉運。

4、通過在待回支架上方5米處打設單體液壓支柱支護的方式一方麵加強工作麵支護，另一方麵起到阻擋上方回撤段放頂後渣石湧向未回撤支架的問題，同時在煤壁側碼設木垛使木垛與煤壁形成通道，解決了支架回撤過程中回撤地點的通風問題，使回撤地點始終處在全風壓通風中。

（二）取得的效果

1、通過合理組織，下行回撤技術大大縮短了工作麵回撤工期，通過將下行回撤時間比與上行回撤時間比較，3226下、3100S、31101工作麵回撤工期分別縮短了6天、7天、6天；工作麵回撤過程中未出現滑架、倒架及其它安全02manbetx.com ，技術可行，達到了預期效果。

2、回撤空間采用碼設單(雙）排木垛配合切頂線抬棚支護，既降低了職工作業強度，保證了人員安全，又提高了撤架速度，具有較好的借鑒意義。

3、安全狀況：無發生輕傷及以上人身02manbetx.com ，實現了工作麵回撤過程中安全狀況的根本好轉。

4、過將下行回撤效果比與上行回撤效果比較，采用下行回撤方式，取得了良好的經濟效益（3226下工作麵回撤材料費節約6.7萬元，人力資源成本節約7.1萬元，31100S工作麵回撤材料費節約8.2萬元，人力資源成本節約7.5萬元，，31101工作麵回撤材料費節約6.9萬元，人力資源成本節約7.4萬元)。

五、大傾角下行回撤技術需要改進之處

1、采用下行回撤，工作麵作業水和老塘側采空區積水容易流到下端頭，給工作麵回撤工作帶來不便，需要完善排水設施和配足排水配備進行排水，當水量較大時，必須製定切實可行的排水方案，避免工作麵回撤過程中發生水害事故。

2、下行回撤中還需考慮設備的運輸條件或運輸距離，進風巷一般比回風巷水平低，距離井筒距離遠，下行回撤可能造成設備回收運輸距離增大，例如三采區3229工作麵：回風巷位於2240上水平，進風巷位於2240下水平，若采用下行回撤，設備將通過2240下水平提升至2240水平，再通過2240上水平提升到2435水平，通過副井提升至地麵，增加了設備提升次數和距離；若采用上行回撤則隻通過提升2240上水平到2435水平，通過副井提升至地麵。

六、大傾角下行回撤技術適應範圍

1、回撤通道傾角較大的工作麵，特別對坡度為18-30°的工作麵。

2、回撤通道上出口及回風順槽巷道斷麵較小或礦壓顯現明顯的工作麵。

3、支架尺寸較大，對運輸係統要求的高瓦斯采區工作麵。

4、回撤通道頂板破碎，回撤空間不易維護的工作麵。

5、回撤通道底板為泥岩、粘土岩等軟岩遇水易鬆軟的工作麵。