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[摘 要]近年来，综采工艺大大提高了煤矿地下开采的机械化水平，但由于综采工艺需要的设备多且体积大，极易导致一些安全事故的发生。本文结合5241工作面回撤实际，成功研究了综采工作面下行支架回撤技术。
[关键词]支架回撤 下行式 安全
中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-007-01
引言
我国是煤炭生产大国，综采工艺已经在我国煤矿开采中成功应用多年。综采工艺不仅提高了煤矿地下开采的机械化水平，而且减少了工作面顶板事故的发生。但综采工艺需要的设备多且体积大，且回撤过程中控顶面积大，顶板易垮落。同时，造成作业空间断面减小影响通风，使作业场所瓦斯与煤尘浓度容易超限，从而导致一些安全事故的发生。我矿针对传统综采工作面收尾撤架的不足，并结合5241工作面回撤实际，成功研究综采工作面下行支架回撤技术并应用生产，为我矿节约了回撤时间，且提高了安全防护。
一、工作面概况
潞安新疆煤化工集团公司一矿5241工作面是+580水平延深采区的第二个回采工作面，本区段煤层产状为走向WE，倾向SN，倾角5°-9°，平均8°。直接顶为浅灰色泥岩、砂岩互层，底板为灰黄色泥岩。工作面采用走向长壁后退式采煤，选用支架为支撑掩护式液压支架，共计129部支架。该工作面自2010年7月正式回采，至收作时已回采17个月，工作面采用上行通风，煤硬度属中硬煤F=1.7-3.0，煤有自燃发火倾向，发火期3-6个月，煤尘具有爆炸性。由于上顺槽停采线位置距+715m水仓留50米保护煤柱，故下顺槽停采线位置为机头超前机尾20米，工作面呈伪斜布置。
二、支架回撤方式的选择
5241工作面回撤之际，5242工作面已掘进完成形成安装条件，如采取已往上行式回撤方式，支架经5241上顺槽转运至轨道下山，再进入5242上顺槽到开切眼安装，不仅运输周转环节多，还出现作业人员分布广，劳动强度大，无形中延长了5242工作面的安装时间。同时在临近收作线时，上顺槽超前支护矿压显现明显，巷道变形严重，巷道支撑高度较低，修复工作量太大，加之临近停采线时又检测出瓦斯超限和出现CO现象。
经过对上顺槽和下顺槽锚网梁支护巷道的观察，下顺槽和下山角支架尾梁后锚梁支护巷道不易垮落。结合该煤层顶板情况，充分利用下顺槽锚网梁支护的特点及锚索支护的经验，对下顺槽支架出架空间和工作面支架控顶区采用锚杆联合支护，并尝试回撤从上往下机尾往机头方向进行回收支架的顺序。
三、支架控顶区及煤壁间的支护设计
锚杆支护是煤矿井下最实用、最方便、最快捷和效果比较好的支护方式，在井下应用比较广泛。具体操作方法为：在距停采线12米时工作面开始铺设金属顶网，顶网沿工作面倾向铺设，网间的水平与垂直方向接缝错开500mm。端头与巷道内的金属网连成一体，采用双股铁丝联接。
3.1顶锚杆
锚杆长度可由下式计算进行确定。
L=K（1.1+B/10）
式中：K为围岩稳定因素，因顶板已受采动超前压力影响，取1.4米；B为支架出架通道宽度，取2.4米；L为锚杆长度。
L=1.4（1.1+2.4/10）=1.876米
由上述公式知锚杆长度不小于1.8米，故选用Φ20×2200mm锚杆。根据我矿顶板支护经验，确定锚杆间排距为750mm×800mm，每根锚杆用两支树脂锚固剂。
3.2帮锚杆
在停采线处，煤壁铺完网后，用锚网梁支护煤壁，呈“W”形布置，并用锚杆将其固定在煤壁上，锚网梁与底板成45°，每根锚网梁均匀打设三根锚杆，锚杆规格为φ20×2200mm，用于煤壁支护。
四、回撤工序
4.1锚杆的支护
在工作面距停采线12米到停采线时，采用铺设金属顶网并打一排锚杆来固定金属顶网。距离停采线11米时在上下端头老塘侧各打一2500mm×2000mm木垛。距停采线10.4米时工作面全排顶板打设锚杆，锚杆间排距为1500mm×800mm，锚杆布置方式为五花式布置。在距停采线8米时工作面全排顶板打设密集锚杆，间排距为800mm×800mm，并在上下端头铺设矿工钢。在机头1#-5#、机尾123#-129#支架处的顶板铺设3.6米的矿工钢，每排机头铺设2根，机尾铺设3要挟，共铺设9排，排距800mm，梁端间距200mm。第一排矿工钢梁伸出支架外500mm，第二排矿工钢梁梁端在1#（129#）支架内750mm。支架前梁梁端距停采线2.4米时，支架停止前移。将前部刮板输送機推出后，摘掉硬连接，而后机组连续割煤3刀，形成撤架通道。
4.2支架的回撤
在综采所有设备中，目前比较成功的支架回撤方法主要有两种：第一种是工作面留有通道的回撤方法。当工作面推进至停采线时，将工作面推直并达到规定采高，然后再割3刀煤，只推输送机不移架留出撤架通道，此方法准备工作量小、空顶距小，材料消耗少，相对安全可靠。第二种是开辅助巷道的回撤方法。即预先在停采线位置提前开掘平行于工作面的回撤辅助巷道，并掘一个或两个联络巷与工作面贯通从辅助巷向外回撤液压支架。鉴于第二种方法用于特殊情况下的支架回撤，故我矿采用较为成熟的第一种方法通道回撤法。
根据我矿5241工作面实际情况，结合新技术，实行下行式回撤技术，支架采用从机尾往机头方向回撤，经下顺槽绞车直接拉到装车平板车上装车运往5242工作面进行安装。回撤机尾第一架前，提前在上出口打一井字木垛维护回风空间，并在工作面中下部出口处安设一部回柱绞车，回撤时采用绞车配合单体支柱抽出支架，并由绞车下拉支架到下顺槽。
在支架撤出后，支架顶梁上覆岩层是锚杆金属网支护的，支护结构形成悬臂梁结构，并处于应力降低区，顶板在短时间内垮落不足以影响下一部支架的回撤，期间采用3.6箱型梁配合3.2米单体支柱维护支架周围顶板，并随所撤支架由上向下逐架向前。
4.3装架工艺
起吊梁安装在下顺槽中距工作面5米处并稳设牢固，整体支架利用起吊梁装车，下顺槽内有1台绞车把支架缓慢拖到平台上。平板车采用大链与装架平台链紧装车，并采用单体液压支柱进行调整支架在平板车上的状态。
五、安全管理措施
5.1顶板管理措施
支架顶梁上覆岩层是采用金属网与锚杆联合支护进行支护的，顶板岩石在短时间内垮落对下一部支架的回撤影响不大，按此方法从上向下逐架撤除支架。由于出架通道顶板采用锚杆加密支护，煤壁与锚杆支护结构形成悬臂板梁结构并处于应力降低区，出架通道顶板基本不垮落，从而保证了通风断面。但为了进一步加强顶板管理，在回撤通道内放置了3部掩护支架，每撤出一部支架，在其靠老塘侧均打设多根单体柱作支护顶板，以便支架顺利前移。
5.2顶板防冒措施
1）在撤架通道形成后，若工作面顶板破碎，则在该段加设临时支护。即在该段支架前梁至煤壁间架设2.6米矿工钢梁，使其一端担在支架前梁上，另一端紧贴煤壁，在其下打设一根单体柱，梁间距750mm。
2）如果采面停采线处有较大的断层，则在断层带处可在支架顶梁上沿倾向设置长3米的矿工钢梁，矿工钢梁排距600mm，每排数量视断层在采面内延伸的长度而定。
3）撤架前先检查该处顶板情况，在撤架过程中，安排专人观察顶板情况，并配备足够的单体支柱和箱型梁随时做好临时支护准备。
六、结束语
5241工作面采用由上往下回撤液压支架的方式，为综采支架的回收方式探索了一条新的途径。同时通过此方式，还解决了5241工作面回撤期间瓦斯超限、及老塘出现CO的问题。通过下行式回撤支架，我矿将5241工作面设备直接经5241进风甩车场转运到5242上顺槽，此方法极大的减轻的工人的劳动强度，减少了周转环节，仅仅用了25天就完工了全部回撤安装工作，与以往回撤或安装工作面相比提前了半个多月。
作者简介：
李秋林，男，（1962——），大专，新疆哈密人，工程师，现任职于潞安新疆煤化工集团（有限）公司一矿矿长职务，主要从事煤矿开采。
[关键词]支架回撤 下行式 安全
中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-007-01
引言
我国是煤炭生产大国，综采工艺已经在我国煤矿开采中成功应用多年。综采工艺不仅提高了煤矿地下开采的机械化水平，而且减少了工作面顶板事故的发生。但综采工艺需要的设备多且体积大，且回撤过程中控顶面积大，顶板易垮落。同时，造成作业空间断面减小影响通风，使作业场所瓦斯与煤尘浓度容易超限，从而导致一些安全事故的发生。我矿针对传统综采工作面收尾撤架的不足，并结合5241工作面回撤实际，成功研究综采工作面下行支架回撤技术并应用生产，为我矿节约了回撤时间，且提高了安全防护。
一、工作面概况
潞安新疆煤化工集团公司一矿5241工作面是+580水平延深采区的第二个回采工作面，本区段煤层产状为走向WE，倾向SN，倾角5°-9°，平均8°。直接顶为浅灰色泥岩、砂岩互层，底板为灰黄色泥岩。工作面采用走向长壁后退式采煤，选用支架为支撑掩护式液压支架，共计129部支架。该工作面自2010年7月正式回采，至收作时已回采17个月，工作面采用上行通风，煤硬度属中硬煤F=1.7-3.0，煤有自燃发火倾向，发火期3-6个月，煤尘具有爆炸性。由于上顺槽停采线位置距+715m水仓留50米保护煤柱，故下顺槽停采线位置为机头超前机尾20米，工作面呈伪斜布置。
二、支架回撤方式的选择
5241工作面回撤之际，5242工作面已掘进完成形成安装条件，如采取已往上行式回撤方式，支架经5241上顺槽转运至轨道下山，再进入5242上顺槽到开切眼安装，不仅运输周转环节多，还出现作业人员分布广，劳动强度大，无形中延长了5242工作面的安装时间。同时在临近收作线时，上顺槽超前支护矿压显现明显，巷道变形严重，巷道支撑高度较低，修复工作量太大，加之临近停采线时又检测出瓦斯超限和出现CO现象。
经过对上顺槽和下顺槽锚网梁支护巷道的观察，下顺槽和下山角支架尾梁后锚梁支护巷道不易垮落。结合该煤层顶板情况，充分利用下顺槽锚网梁支护的特点及锚索支护的经验，对下顺槽支架出架空间和工作面支架控顶区采用锚杆联合支护，并尝试回撤从上往下机尾往机头方向进行回收支架的顺序。
三、支架控顶区及煤壁间的支护设计
锚杆支护是煤矿井下最实用、最方便、最快捷和效果比较好的支护方式，在井下应用比较广泛。具体操作方法为：在距停采线12米时工作面开始铺设金属顶网，顶网沿工作面倾向铺设，网间的水平与垂直方向接缝错开500mm。端头与巷道内的金属网连成一体，采用双股铁丝联接。
3.1顶锚杆
锚杆长度可由下式计算进行确定。
L=K（1.1+B/10）
式中：K为围岩稳定因素，因顶板已受采动超前压力影响，取1.4米；B为支架出架通道宽度，取2.4米；L为锚杆长度。
L=1.4（1.1+2.4/10）=1.876米
由上述公式知锚杆长度不小于1.8米，故选用Φ20×2200mm锚杆。根据我矿顶板支护经验，确定锚杆间排距为750mm×800mm，每根锚杆用两支树脂锚固剂。
3.2帮锚杆
在停采线处，煤壁铺完网后，用锚网梁支护煤壁，呈“W”形布置，并用锚杆将其固定在煤壁上，锚网梁与底板成45°，每根锚网梁均匀打设三根锚杆，锚杆规格为φ20×2200mm，用于煤壁支护。
四、回撤工序
4.1锚杆的支护
在工作面距停采线12米到停采线时，采用铺设金属顶网并打一排锚杆来固定金属顶网。距离停采线11米时在上下端头老塘侧各打一2500mm×2000mm木垛。距停采线10.4米时工作面全排顶板打设锚杆，锚杆间排距为1500mm×800mm，锚杆布置方式为五花式布置。在距停采线8米时工作面全排顶板打设密集锚杆，间排距为800mm×800mm，并在上下端头铺设矿工钢。在机头1#-5#、机尾123#-129#支架处的顶板铺设3.6米的矿工钢，每排机头铺设2根，机尾铺设3要挟，共铺设9排，排距800mm，梁端间距200mm。第一排矿工钢梁伸出支架外500mm，第二排矿工钢梁梁端在1#（129#）支架内750mm。支架前梁梁端距停采线2.4米时，支架停止前移。将前部刮板输送機推出后，摘掉硬连接，而后机组连续割煤3刀，形成撤架通道。
4.2支架的回撤
在综采所有设备中，目前比较成功的支架回撤方法主要有两种：第一种是工作面留有通道的回撤方法。当工作面推进至停采线时，将工作面推直并达到规定采高，然后再割3刀煤，只推输送机不移架留出撤架通道，此方法准备工作量小、空顶距小，材料消耗少，相对安全可靠。第二种是开辅助巷道的回撤方法。即预先在停采线位置提前开掘平行于工作面的回撤辅助巷道，并掘一个或两个联络巷与工作面贯通从辅助巷向外回撤液压支架。鉴于第二种方法用于特殊情况下的支架回撤，故我矿采用较为成熟的第一种方法通道回撤法。
根据我矿5241工作面实际情况，结合新技术，实行下行式回撤技术，支架采用从机尾往机头方向回撤，经下顺槽绞车直接拉到装车平板车上装车运往5242工作面进行安装。回撤机尾第一架前，提前在上出口打一井字木垛维护回风空间，并在工作面中下部出口处安设一部回柱绞车，回撤时采用绞车配合单体支柱抽出支架，并由绞车下拉支架到下顺槽。
在支架撤出后，支架顶梁上覆岩层是锚杆金属网支护的，支护结构形成悬臂梁结构，并处于应力降低区，顶板在短时间内垮落不足以影响下一部支架的回撤，期间采用3.6箱型梁配合3.2米单体支柱维护支架周围顶板，并随所撤支架由上向下逐架向前。
4.3装架工艺
起吊梁安装在下顺槽中距工作面5米处并稳设牢固，整体支架利用起吊梁装车，下顺槽内有1台绞车把支架缓慢拖到平台上。平板车采用大链与装架平台链紧装车，并采用单体液压支柱进行调整支架在平板车上的状态。
五、安全管理措施
5.1顶板管理措施
支架顶梁上覆岩层是采用金属网与锚杆联合支护进行支护的，顶板岩石在短时间内垮落对下一部支架的回撤影响不大，按此方法从上向下逐架撤除支架。由于出架通道顶板采用锚杆加密支护，煤壁与锚杆支护结构形成悬臂板梁结构并处于应力降低区，出架通道顶板基本不垮落，从而保证了通风断面。但为了进一步加强顶板管理，在回撤通道内放置了3部掩护支架，每撤出一部支架，在其靠老塘侧均打设多根单体柱作支护顶板，以便支架顺利前移。
5.2顶板防冒措施
1）在撤架通道形成后，若工作面顶板破碎，则在该段加设临时支护。即在该段支架前梁至煤壁间架设2.6米矿工钢梁，使其一端担在支架前梁上，另一端紧贴煤壁，在其下打设一根单体柱，梁间距750mm。
2）如果采面停采线处有较大的断层，则在断层带处可在支架顶梁上沿倾向设置长3米的矿工钢梁，矿工钢梁排距600mm，每排数量视断层在采面内延伸的长度而定。
3）撤架前先检查该处顶板情况，在撤架过程中，安排专人观察顶板情况，并配备足够的单体支柱和箱型梁随时做好临时支护准备。
六、结束语
5241工作面采用由上往下回撤液压支架的方式，为综采支架的回收方式探索了一条新的途径。同时通过此方式，还解决了5241工作面回撤期间瓦斯超限、及老塘出现CO的问题。通过下行式回撤支架，我矿将5241工作面设备直接经5241进风甩车场转运到5242上顺槽，此方法极大的减轻的工人的劳动强度，减少了周转环节，仅仅用了25天就完工了全部回撤安装工作，与以往回撤或安装工作面相比提前了半个多月。
作者简介：
李秋林，男，（1962——），大专，新疆哈密人，工程师，现任职于潞安新疆煤化工集团（有限）公司一矿矿长职务，主要从事煤矿开采。