轻型放顶煤支架撤除技术应用

刘卫锋

摘要：轻型支架具有技术先进、成本低、劳动强度小、稳定性强等优点，目前受到普遍应用，但由于千变万化的煤层赋存条件所限，随着矿井的现代化，矿井产量的提高和呆煤工作面推进速度的加快，加剧了工作面接续紧张。综采工作面的撤除已成为矿井生产中一个较为重要的环节。要想实现综采工作面安全、快速、高效的撤除，关键问题是综采液压支架的撤除，而液压支架撤除中最重要的是撤除迎头的支护和管理工作，特提请有关专家鉴定。

关键词：可行性；缺陷；改进；推广

一、古城煤矿概况

古城煤矿位于兖州市北郊，是临矿集团在兖州煤田所建设的第一座矿井，设计生产能力90万吨／年，经技术改造后与2005年综合核定生产能力为220万吨／年。主采3#煤层，煤层倾角10°～30°，浅部倾角大，深部倾角小，煤层起伏大，构造以断层为主。煤层具有自然发火倾向，自然发火期3－6个月，最短发火期48天。水文地质条件简单。现在开采的－760以上水平全部为建(构)筑物下采煤，采用条带放顶煤方法开采，采50m留80m，使用轻型放顶煤支架进行回采的工作面均为走向工作面，工作面倾角为10°－21°。

二、支架撤除工艺

由于地质条件较复杂(断层多，煤层倾角大，煤层具有自然发火倾向)，采用传统的支架撤除方法安全程度低、回撤速度慢、效率低。为解决这一问题，提出了利用锚杆、网、钢丝绳支护顶板，使用掩护架的支架撤除方法。

1撤除前的准备

当工作面采完，停止推进后，围岩移近量会有所增加，顶板变的破碎，片帮加剧。而回收支架要求有较大的安全空间，这就削弱对围岩的控制能力，为此要在工作面将推进至停采线附近而进行回采时，要采取措施管理好顶板。根据轻型支架的特点，经研究决定采用金属网、钢丝绳、加打锚杆管理顶板，具体做法：

(1)金属网的铺设。当工作面推进距停采线10m时，开始沿工作面倾斜方向铺设双层金属网。金属网的铺设顺序是：先沿工作面倾斜方向在支架上挂第一排单层网，连续挂第二排、第三排单层网。从第四排单层网开始与第三排网压茬0.4m，铺第五排网又与第四排网压茬0.4m，依次铺下去，各网边用铁丝隔孔连接好，随工作面推进支架前移，金属网依次铺在支架顶梁上部，网要铺平，扣要拧紧。双网联到煤壁止，煤帮联单网，顶板破碎区联双网，边网下垂到底板。

(2)钢丝绳的铺设。距离停采线8m时，开始以0.6m的步距沿工作面方向在金属网和支架顶粱之间铺设钢丝绳(直径≥15.5mm)，每隔200mm用铁丝与金属网紧固一扣，两端用锚杆固定在运顺、轨顺顶板上，全面共铺设10-12条(以铺至煤壁为准)。钢丝绳面中绳头搭接压茬1m以上，用三个绳卡卡实、卡牢，两排钢丝绳接头不能处于同一支架，钢丝绳必须拉直与网连为一体。

(3)打锚杆支护顶板和煤帮。当第一条钢丝绳吃到支架尾梁中部时，最后一条钢丝绳到前探梁头，插板尾压双网达1m以上时，停止移支架，只推移工作面刮板输送机，继续向前回采至停采线。该段顶板空顶面积较大，采用树脂锚杆进行支护，工艺过程为：割煤、铺网、支设临时支柱、打锚杆。顶板锚杆打完后，继续沿煤帮挂单层金属网，将金属网拖到底板。然后在煤壁上打锚杆，将网固定在煤壁上起到防止片帮煤滚落的作用。

2工作面支架的撤除：

工作面支架撤除前首先要调整掩护架，根据支架的尺寸和撤除支架的空间，决定采用三个支架作为掩护架，三个掩护架的相对位置必须保持如下尺寸：煤帮侧的掩护架离煤帮的距离为300±100mm，掩护架之间的间距为300±100mm，采空侧掩护架与放顶线之间也要留有足够的间距，各掩护架与被撤支架的相对位置以不咬架不空顶为宜，一般控制在100-200mm之间的范围。

(1)支架撤除的工序流程

a、撤架：在掩护支架的掩护下，利用调度绞车配合滑轮将支架直接拉出调向，外运装车。

b、打支柱：支架撤走后，应立即在其原位置上支设两走向抬棚，一梁三柱，用单体液压支柱升紧棚梁两端，以利掩护架

c、拉移采空侧的掩护架：收回前探梁，降下支架，利用回柱绞车配合滑轮拉移采空侧掩护架距待撤支架200mm处，停下升起支架。

d、拉移煤帮的掩护架：

e、回柱：掩护架拉移完毕后，回柱绞车回出掩护架采空侧的支柱。

(2)最后四架的撤除：

工作面剩余四个支架(即一个正常架，三个掩护架)便进入封闭时期，回撤前必须加强其周围及面口的顶板维护，确保无问题时方可施工。为安全回撇采取如下回撤顺序：先撤中间掩护架，再撤采空区侧掩护架，最后撤煤帮侧掩护架。在配合木垛与点柱的支护下将最后一架正常架分步拉出为止。

三、实践报告

1回撤实践

古城煤矿应用此支架回撤工艺先后回撤了11041、1201、1202、1205、1206等工作面的轻型支架，经过几个面的撤除实践证明，使用该技术进行支架回撤所产生的经济效果和社会效果非常明显。

2管理措施

无论多么先进的撤除技术，如果没有严格的质量、安全管理措施作保障，任何问题都将得不到解决。因此采取以下措施：

(1)矿成立以生产矿长为组长、以生产、安全科室人员为成员的工作面支架回撤质量、安全管理小组，小组成员必须严格按矿有关质量、安全管理办法和作业规程进行监督和管理。

(2)加大对施工工序的管理，对支架回撤工艺流程的各个工序进行严格控制，使施工人员严格按排定的工序进行施工；

(3)对支架所撤除的零部件进行严格的管理，矿成立材料管理小组，对矿所属周转材料进行严格的管理，明确责任。

四、经济技术效果及推广应用前景

1经济技术效果

(1)回撤工作面采用锚杆、网、钢丝绳联合支护，使回撤工作面支护强度高，顶板下沉量小，煤壁片帮量减少，给支架回撤创造了一个安全工作空间。

(2)利用锚杆网支护顶板，与传统的采用长钢梁进行支护顶板相比，大大简化了顶板维护工序，且控顶范围大，便于支架的拉出和调向，从而加快了回撤速度。据统计，在同样条件下，回撤速度能提高50％，现在我矿撤除一个面(面长为50m)平均只用6天的时间。

(3)回撤工作面材料消耗少。支护顶板所用的锚杆、网、钢丝绳等费用为2万元，坑木10m3，工字钢12根(能全部回收)。回撤工作面使用的单体支柱数量少，减少了支柱损坏量，同时提高了单体支柱的循环使用率。

(4)回撤速度的加快，使得工作面从停采到密闭的时间缩短，从而有利于防火。

(5)工作面回撤速度快和回撤支架工序的简化，使得工作面用工少25％，降低了职工的劳动强度，从而节约了人工，提高了安全系数。

2推广应用前景

经过几个面的实践证明利用锚杆、网、钢丝绳支护顶板，使用掩护架的液压支架撤除技术进行回撤是成功的，经济效益明显，在同等条件下有很好的应用价值，值得大力推广。同时也为以后的深部开采积累了宝贵的经验。