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唐家会的矿综采放煤工作面回撤工艺分析

2020-11-23 198 上传者：管理员

摘要：针对鄂尔多斯地区煤矿综采放煤工作面通常使用的回撤方式存在耗费木料多、使用重型车辆要求高、费时费力、安全威胁大等问题,以唐家会矿61102综放工作面回撤为例,介绍一种新型回撤工艺。实践表明:使用新型回撤工艺,在经济性的前提下能达到安全、快速的回撤效果。

关键词：
回撤工艺
工作面
煤矿开采
综采放顶煤
鄂尔多斯地区
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目前在鄂尔多斯地区煤矿开采中，对于厚煤层或者特厚煤层常常以综采放顶煤的方式进行回采。这种回采方式采煤结束后通常使用的工作面设备回撤工艺是“三/四掩护架”的方式进行双向回撤，为了保证工作面通风，其主要是在采空区侧频繁支设木垛。这种回撤方式存在以下问题:第一，耗费木料较多;第二，使用重型车辆要求高;第三，三/四掩护架费时费力，而且安全威胁大;第四，如果工作面顶板和底板条件差，不但起不到快速回撤的效果，反而会降低回撤效率、延长回撤时间。基于此，研究开发了一种新型回撤工艺，即采用“单掩护架”方式进行单向顺次回撤，同时采用木垛支护煤壁侧、采空区垮落的方式保证通道通风。

唐家会矿61102综放工作面采用新型回撤工艺，相对于以前的回撤工艺，主要具有了三个方面的优势:一是材料的节省，主要是方木节省了近100m3，约40万元;二是特种车辆使用费用的节省，使用新回撤工艺后，至少减少了1台WC55E矿用特种铲板式搬运车、1台WC60Y矿用框架式支架搬运车的使用，按照回撤工期17d计算，车辆的使用费用节省了约30万元;三是支架回撤工期只用了17d，较旧的回撤工艺，工期缩短近一半时间，这不仅节省了垛式支架租赁费用，而且缩短支架回撤时间，大大降低了工作面的防火压力，保障了矿井的安全生产。

1、唐家会矿61102综放工作面概况

唐家会矿目前开采的煤层为6号煤层，6号煤层以暗煤、亮煤为主，含少量丝炭及黄铁矿结构，属半暗型和暗淡型煤，大部含夹矸4～6层，岩性为泥岩、砂泥岩，赋存稳定。6号煤层厚度为13.7～22.2m，平均厚度18.3m，以综采放顶煤的方式进行回采作业。

6号煤层的顶、底板情况:直接顶为细砂岩，灰色，以石英为主，半坚硬，厚度为2.0～4.3m，平均厚度2.9m;老顶为砂泥岩，灰黑色，团块状，性脆，厚度为12.6～19.1m，平均厚度16.2m;底板为泥岩，土黄色，泥质结构，断口参差状，性脆，厚度为2.68～8.29m，平均厚度6.2m。

61102工作面长235m，采用综采放顶煤的方式进行回采。回采结束前，已经提前做好了回撤通道，并在主回撤通道与主辅联巷之间安装了垛式支架。工作面支架共计134架，采用7LS5B型采煤机进行采煤。支架前后布置两部刮板运输机，前部刮板机为SGZ1000/2×1200型，用于采煤机采煤的运输;后部刮板机为SGZ1400/2×1200型，用于放顶煤的运输。该工作面两端61101、61103工作面均已经回采结束。

6号煤层的顶底板条件本来就一般，加之61102工作面为临双采空区工作面，所以该工作面顶底板条件较差。

2、综放工作面回撤准备工作

6号煤层为放顶煤开采，为了尽可能地提高回采率，工作面通常采用垛式支架辅助回撤。其具体方法为:在预定的终采线位置，提前设置两条巷道作为回撤通道，即主回撤与辅助回撤通道，主、辅回撤通道将工作面两巷(回风巷与运输巷)贯通，同时在主、辅回撤通道之间做三条联巷，为“三/四掩护架双向回撤、保采空区”的传统回撤工艺做准备，综放工作面回撤准备巷道布置如图1所示。

图1综放工作面回撤准备巷道布置

3、综放工作面传统回撤工艺

综放工作面一直沿用的回撤工艺是“三/四掩护架、保采空区”的双向回撤方式。其实质是首先将主回撤通道以及联巷的垛式支架全部拆除，随后使用三个掩护架或者四个掩护架来支护顶板，创造安全作业空间进行工作面支架的回撤，随着工作面支架的逐架回撤，掩护架跟着向前推进。回撤过程中，每回撤一架液压支架，在采空区侧支设一个或者两个木垛(方木从底板搭设到顶板)来进行顶板支护，以保证顶板不会垮落严实保证通风正常，同时避免跟顶过快导致压架现象。传统回撤工艺如图2所示。

图2传统回撤工艺

这种“三/四掩护架、保采空区”的回撤工艺主要存在三个缺陷:

1)耗费木料多。保采空区的回撤工艺，因采空区顶板没有进行“锚网+锚索+钢带”的支护，所以为保证通风，支架每回撤一架，采空区必须支设1～2个木垛，整个工作面会消耗大量的方木。

2)重型车辆要求高。这种双向回撤的施工工艺，需要频繁的使用重型特种车辆，特别是矿用特种铲板式搬运车、矿用框架式支架搬运车。

3)费时费力，而且安全威胁大。其一，随着液压支架的回撤，掩护架必须逐步移动，使用三/四掩护架，这就需要大量的时间和人力完成掩护架的前移，同时，由于木垛的频繁设置，也需要大量的人力与时间;其二，如果顶底板情况不好，掩护架频繁、大量的移动存在倾倒的危险，如果一旦支架发生倾倒，除了存在巨大的安全隐患外，处理倾倒支架是很困难的;其三，由于掩护架的全断面使用、采空区的木垛支护，直接导致采空区侧顶板不易垮落、煤壁侧顶板由于刷扩时进行了支护也不易垮落，使其控顶面积太大，不利于顶板的压力释放，从而导致顶板压力积聚、来压猛烈，对工作面顶板安全威胁大。

4、工作面新型回撤工艺

4.1 61102工作面回撤条件

61102综放工作面为临双采空区工作面，其临近的61103、61101工作面全部回采结束。鉴于以上原因以及其本身顶底板条件，当回采至终采线位置时，整个工作面压力显现非常大，整个回撤通道顶板大面积下沉、底板鼓起严重，两个主辅回撤通道联巷断面变形严重，其中一个联巷已无法使用。这导致大部分垛式支架由于压力太大出现没有行程、支架压死，甚至出现支架侧护板切削立柱、支架尾梁销轴断裂的情况，整个回撤条件十分恶劣。鉴于工作面的回撤条件，必须对回撤工艺进行优化、改进，特别是做好顶板管理，确保安全回撤。

4.2 新回撤工艺

新回撤工艺采用“单掩护架、保煤壁侧、采空区垮落”单向顺次拆架的方式进行回撤。该回撤工艺首先将主回撤通道靠辅助回撤通道侧的一排垛式支架以及三个联巷的垛式支架全部拆除，随后使用一个掩护架，同时配合煤壁侧剩余的一排垛式支架来支护顶板，随着工作面支架的回撤，顺次回撤煤壁侧垛式支架。工作面支架回撤过程中，每回撤3～5架液压支架在煤壁侧设置一个木垛，同时在采空区侧辅以点柱支撑。

首先，这种回撤工艺很好地结合了垛式支架的回撤方式，利用单掩护架配合垛式支架来控制顶板;同时采取垮落采空区、保煤壁侧通道，即在采空区侧设置圆木点柱、煤壁侧支设木垛，通过对采空区点柱的及时回柱，使采空区顶板垮落，这样就可以充分释放顶板压力。煤壁侧有木垛的支护，加之顶板压力已经释放，从而保证了通道顶板安全。在回撤过程中，61102工作面煤壁侧顶板跟顶距离最少能达到20m，从而成功地控制了工作面顶板，保证了安全拆架与正常通风。

其次，在煤壁侧每隔3～5架设置一个木垛，采空区侧辅以点柱，从而大量节省了方木的使用，61102工作面回撤使用方木总计198m3;而且，单向顺次回撤，特种车辆使用要求明显降低，至少减少了1台WC55E铲板式搬运车、1台WC60Y框架式支架搬运车的使用;176架(采煤液压支架134架，垛式支架42架)支架只用了17d全部回撤完毕。

这种工艺的掩护架布置方式及回撤步骤如下:(1)将端头支架回撤，并将其从工作面运输巷运输，回撤后在采空区以及煤壁侧设置3～4个木垛并成菱形布置，确保抬棚口处的支护;(2)在临近几架支架中选择一架性能较好的支架作为掩护架;(3)以单掩护架配合垛式支架，依次单方向回撤工作面液压支架，回撤后在煤壁侧设置木垛，采空区侧辅以点柱。掩护架布置如图3所示。

图3掩护架布置

5、效果对比

对唐家会矿61102综放工作面回撤工艺的改进，相对于以前的回撤工艺，主要达到了三个方面的优势:

1)材料的节省:旧回撤工艺由于木垛在采空区的频繁架设，类似长度的一个工作面使用方木近300m3;使用新回撤工艺，使用方木198m3，前后对比，节省方木接近100m3，节省费用约40万元。

2)特种车辆使用的要求降低:使用旧工艺，由于双向回撤，工作面大型支架搬运车必须使用至少3辆;而且由于回撤距离短，使用绞车有一定的局限性，就必须使用重型铲板车。前后对比，使用新回撤工艺后，至少减少了1台WC55E铲板式搬运车、1台WC60Y框架式支架搬运车的使用，节省费用约30万元。

3)回撤工期大幅度缩短:61102工作面，支架回撤工期用时17d(包括134架液压支架，42架垛式支架)，使用旧的回撤工艺，由于双向回撤，加之保采空区的支护方式，导致工作面顶板控制异常困难，回撤同等支架用时将近35d。前后对比，新回撤工艺节省工期将近一半时间，不仅大幅度地节省了垛式支架的租赁费，而且大大降低了工作面的防火压力，提供了安全保障。

6、结论

1)通过使用“单掩护架、保煤壁侧、采空区垮落”单向顺次拆除的新回撤工艺进行综放工作面的回撤，很好地解决了传统“三/四掩护架、保采空区”的双向回撤工艺所存在一些列缺陷，特别是解决了在工作面复杂条件下回撤作业存在的效率低、安全保障低的问题，同时还节省了成本。

2)新回撤工艺在唐家会矿61102工作面这样复杂的顶底板条件下都很好地体现出了其较传统工艺的诸多优点，所以新工艺完全可以在鄂尔多斯地区综采放顶煤工作面的回撤中推广使用。

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