大采高综采工作面安全回撤技术的研究与应用
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摘 要 随着市场经济的发展，煤炭工业日趋向大型化、集中化、高产高效方向发展，大采高综采工作面装备在西山煤电公司大中型煤矿引进应用，取得了很好的经济效益。文章主要简绍了大采高综采设备的回撤技术和应用，为类似条件的大采高综采工作面回撤提供成功经验。
中图分类号 TD823 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0169-01
西山煤电杜儿坪矿位于太原市西部，西山煤田东北部。北与西铭矿相邻，南部以杜儿坪断层为界，与官地矿接壤，东部以9#煤层露头为界，井田大致为北东至南西长约10 km，宽约6.48 km，面积为69.7 km2。2008年山西省煤炭工业局批准的核定生产能力为500万吨/年。根据矿井煤层赋存特点及地质构造情况，矿井以井田中部的中部断层为界划分为南北两个区域，井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，共含煤19层，含煤地层总厚151.91 m，煤层总厚19.32 m，可采煤层有1#、2#、3#、6#、7#、8#、9#煤层，共计七层，可采煤层总厚16.37 m，主采煤层为2#、3#、8#、9#四层。开采方法采用长壁后退式综合机械化采煤法开采，全部垮落法管理顶板，采用支撑掩护式和掩护式支架支护。目前，采掘机械化率达到100%，井下采煤队全部采用综合机械化采煤法。
2010年我矿在未来十年的主采盘区北三十五尺盘区8#煤层68302综采工作面首次引进大采高综采设备。北三盘区8#煤层。煤层厚1.83 m～6.06 m，平均为4.5 m。直接顶为庙口灰岩，平均厚度2.71 m；老顶为毛儿沟石灰岩，平均厚度为7.19 m；底板为砂质泥岩及细砂岩，平均厚度为1.97 m。
1 68303工作面基本概况
68303工作面属北三盘区，工作面回采8#煤层，由机轨巷、回风巷、排瓦斯巷、横川、切眼组成。工作面设计采高为≤5.0米，煤岩层倾角为1°-7°，平均4°。工作面采用“U＋L”型通风方式。工作面可采走向长度1060 m。可采储量129.4万吨。机轨巷、回风巷、排瓦斯巷均采用全锚支护，机轨巷净宽5 m，净高3.4 m，回风巷4.4 m，净高3.4 m，切眼顶板采用金属网配锚索支护，共四排锚索，交错布置，间距6 m，煤帮采用金属网配φ22 mm×1800 mm锚杆支护，工作面共163架液压支架。
68302综采工作面主要设备名称：
2 十五尺68303综采工作面收尾现状
十五尺68303综采工作面在回采结束收尾时，地质构造段顶板状况差、片帮现象较严重，液压支架状况差，窜漏液现象严重，支架接顶状况差、工作面支架使用ZY6000—2.3/5.0架型，收尾时支架前探梁梁端至煤壁的距离为4 m-4.2 m左右，高度在3 m-3.5 m左右，空顶面积大，个别地段采用5米工字钢插梁配3.8 m单体支柱支护。
3 液压支架回撤工艺分析
针对我矿以往在十五尺综采工作面拆除液压支架过程中，利用单体支柱和圆木进行支护顶板的效果差，作业人员的劳动强度大，并且对作业人员的人身安全存在危险性，极易发生顶板事故，经常发生压架、埋架事故，回撤效率不高，支护材料投入量大。综合上述原因，针对十五尺综采工作面回撤液压支架顶板支护难度大的特点，在认真总结过去十五尺综采工作面使用ZZ5200—1.95/4.2型液压支架在回撤过程中发生局部冒顶的事故经验教训，为防止顶板事故的发生和降低工人的劳动强度，保证生产作业现场人员的作业环境安全，提高回撤效率，减少支护材料的投入，积极改进顶板支护工艺，决定在十五尺68303工作面回撤液压支架采用掩护支架支护顶板进行隔架抽撤的回撤方式，有效控制顶板，杜绝了顶板事故的发生，保证了作业人员的安全，取得了良好的效益。
4 回撤的技术方案
掩护支架的布置：综采工作面回撤液压支架采用掩护支架，主要控制范围：支架前探梁梁端至煤壁的顶板，支护有效长度为3架支架的空顶距离，宽度为3米。具体操作步骤：将两架完好液压支架并排平行于工作面布置，支撑在未回撤的支架前探梁梁端至煤帮的空顶处，两道掩护液压支架交替前移，始终保持煤帮侧的支架超前靠落山一侧的掩护支架1.5米的距离，靠落山一侧的掩护支架的具置以其立柱与被回撤的老山支架的机头方向的立柱相齐为准（或机尾方向的立柱，根据工作面的运输路线确定），拉移到位后升起支架使其有效支护顶板，然后再采用隔架抽撤的方式进行回撤液压支架，每回撤一架支架拉移一次掩护支架，依此类推进行回撤。
液压支架回撤工序：采用JH—14型回柱绞车一台，在回撤第一架时，在煤帮侧的掩护支架底座孔用φ26×92的链条拴挂10吨的滑轮一套，绞车钩头用φ26×92拴在被撤支架的底座孔，然后进行回撤。第一架撤出之后，在回撤老山支架时，首先在被抽撤出支架的空顶下方打2根3米左右的圆木进行顶板支护，之后在被撤支架的底座孔拴挂滑轮，钢丝绳绕过滑轮后，绞车钩头拴挂在未回撤的液压支架防片帮上，将支架降下约150-200 mm，然后启动绞车将支架前端（支架底座前端）往未回撤的支架方向靠近，靠近后升起接顶，再利用掩护支架底座和被撤支架底座上的两套滑轮，绞车钩头拴在被撤支架底座另一端的孔内进行回撤，此工艺使用的滑轮数量少，掩护支架上的滑轮始终固定，不用频繁挂滑轮，另外作业人员在摘挂滑轮时方便省力，节省时间，回撤效率高，安全系数也大。使用该工艺后，重点攻克了拆除液压支架顶板支护管理难度大，支护材料投入大，作业人员劳动强度大三大难点，同时作业过程的安全系数大大提高，工作效率也大大提高。
5 社会、经济效益
一是在撤支架时加强了顶板支护，有效地控制了顶板事故的发生，保证了回撤过程中作业人员的安全，减少了事故造成的各类经济损失。
二是大大节约了支护材料。按照过去回撤支架每架支架使用5根4 m圆木计算（不包括单体支柱，在回撤时单体支柱损坏较严重），以15尺68215工作面为例（158架ZZ5200—1.95/4.2型液压支架），158架×5根＝790根，按每8根圆木为1 m3，折合约为100立方米，100×966元（按4 m圆木小头直径26 cm的单价）＝96600元。
三是大大降低了作业人员的劳动强度，如减少了搬运和回撤单体支柱、木料等工作，提高了工作效率。
6 推广应用前景
1）适用条件及范围：十五尺综采工作面和十八尺工作面、九尺工作面。
2）作用及效果：在工作面拆除支架采用掩护支架后，对顶板支护和回撤支架的安全效果明显，生产效率进一步提高。在工作面采高3 m-3.5 m、支架前探梁梁端至煤壁贴帮柱的距离达到
3.8 m-4.2 m的条件下和劳动组织合理的情况下，一个小班能够拆装运6架支架，既保证了现场作业人员的安全，又提高了回撤效率。
参考文献
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