孤岛工作面撤出支架时的顶板加固及撤出工艺

周艳青

(冀中能源股份有限公司邢东矿，河北 邢台 054001)

1 工作面概况

邢东矿11210工作面地面标高+55.7～ +57.5m，主采2#煤层标高-742.4～ -876.2m，走向长908m，倾斜长66.5m，可采面积60341m2。煤层平均厚度4.4m，煤层平均倾角8°，可采储量33.1万t。11210工作面地面布置在11212和1128两个已完成的高水充填工作面中间，1128和11212工作面充填后对地面变形控制较好，11210工作面采用生产效率高但充填率较低的开放式充填。工作面共布置60台ZY5000/25/50型液压支架，最大控顶距4.48m，最小控顶距3.78m，顶板为Ⅱ级2类，采空区顶板随支架前移自行垮落。

2 末采及撤支架期间施工技术

11210工作面为孤岛工作面，撤架时顶板破碎、压力大，同时机头和机尾附近存在断层穿过，加重了工作面破碎程度，必须合理优化支护方式并采取多种措施，保证顶板安全。

2.1 末采期间锚网支护

2.1.1 锚网支护位置

11210工作面开始上网上绳位置、扩帮线及停采线位置如图1所示。到达上网上绳位置处，先上一道引绳，引绳距下一道绳距离3m，以后工作面每推进一刀上一道绳，绳距600mm，包括引绳共上14道绳。进入上网上绳位置要调整工作面采高不低于4.0m。从扩帮线位置到停采线位置全部进行锚网支护。

2.1.2 补打顶锚索加强支护

11210工作面进入停采扩帮阶段，由于上网上绳处顶板破碎，为保证出架时顶板安全，对支架上方顶板加强支护。由1#架起，每隔2架，在架间补打一组顶锚索，最外一根顶锚索距支架顶梁前沿不小于1m。顶锚索采用Ф21.8×8500mm19股钢绞线锚索，每孔使用Z2360树脂锚固剂三卷锚固，配合400×400mm钢托盘，间距1600mm。具体如图2所示。

2.1.3 运料巷扩曲线

工作面机尾所扩曲线半径为6m，扩曲线处锚网支护方式同停采扩帮处。机尾曲线连接处采用π型钢加单体联合支护方式，打设位置如图3所示。打设π型钢(3.2m)时，一梁两柱，间距1000mm。打设单体配合金属铰接顶梁，一梁一柱。

图1 11210工作面末采平面图（单位：mm）

图2 11210工作面加强支护示意图（单位：mm）

2.1.4 注浆加固

撤架期间，架前顶板破碎、下沉严重，在架前与架间每间隔3m布置注浆眼注化学浆PN-1。浆液在裂隙内扩散凝固保证3～4m的固结厚度，将破碎顶板粘合为整体，改善围岩结构，强化围岩强度，增强围岩自身承载能力，防止工作面顶板冒落。

图3 11210工作面运料巷扩曲线平面图（单位：mm）

2.2 移架平台的设计

国内工作面支架拆除设备大多数都是整体式的，靠多根千斤顶拉拽，不仅体积大，在井下有限的空间内难以安装及移动，而且操作起来不方便。支架整体在本平台上拐弯，靠平台上一根千斤顶拉拽，钢丝绳绕过滑轮，在支架上不同点进行拉拽，实现支架整体在平台上转弯。而后平台与滑道连接，从而支架可以顺利地滑上滑道，达到支架移动的效果。另外本平台靠掩护支架推移杆连接平台，靠推移杆的伸缩便可实现平台自移。

图4 移架平台装配示意图

该移架平台的结构简单，拆装方便，对称可实现互换性，用于井下支架拆除工作，不仅提高工作效率、安全系数，而且操作起来简单易懂，具有广泛的推广应用前景。

2.3 工作面整架运输校验

拉整架滑道运输采用JM-14绞车运输，本次只校验最大坡度的钢丝绳和绞车，即从工作面机头到机尾，运输距离90m，最大坡度为6°，使用钢丝绳型号：6×19S+FC-26（直径为26mm，最小破断拉力485.46kN，重量Gs=2.74kg/m），液压支架单重22787kg。

P=ω g（sinα+f1cosα）+qLg（sinβ+f2cosβ）

式中：

P-钢丝绳最大净张力，N；

ω-载重质量，kg；

α-斜坡中产生最大拉力处的倾角，取最大倾角6°；

f1-支架在轨道上运行时的阻力系数，整体滑道运输取0.15；

q-钢丝绳单位长度所受重力，N/m；

L-钢丝绳长度，m；

β-平均坡度，取6°；

f2-钢丝绳运行时阻力系数，取0.15。

P=22787×9.8×(sin6°+0.15cos6°)+2.74×9.8×90×(sin6°+0.15cos6°)

≈56206.5N≈56.2kN。

绞车最大牵引力140kN＞56.2kN，符合要求。

钢丝绳破断力安全系数M=485.46/56.2=8.6＞6.5，符合要求。

2.4 撤架工艺

使用移架平台撤出支架施工顺序：就位2架掩护架—就位出架平台—将液压支架邻架操作改为本架操作—收护帮、降架操作—就位平台出架—绞车拖拽支架上滑道。

出架过程中，每出6架排一个木垛加强支护，防止顶板垮落伤人，排木垛位置为掩护架侧后方。木垛规格为：具体高度以接顶为准，板梁规格型号为2400mm×180mm，木垛间距为9m，排木垛期间，必须有专人负责观察已出架侧顶板，人员排木垛时，要迅速有序，以最快速度排成木垛，一旦发现顶板有垮落征兆，人员必须立即撤出。

图5 撤架工艺示意图

3 结论

（1）末采时期顶板采用锚杆与锚索联合支护增加了围岩自承能力，注化学浆提高了工作面顶板岩石整体性。

（2）采用掩护支架增强撤架区域支护强度，提高了安全系数[3]，出架后排木垛加强支护，有效防止顶板冒落。

（3）移架平台的使用使整体出架工作非常顺利，降低了工人的劳动强度，且安全高效。