煤矿综采工作面回撤通道垛式支架支护工艺优化

煤矿综采工作面回撤通道垛式支架支护工艺优化

张二军

陕煤集团神南产业发展有限公司陕西榆林719300

摘要：由于中心生产任务繁忙，垛式支架老化严重且不能及时检修，如何减少垛式支架的支护数量，为检修垛式支架赢得时间是辅助设备检修工作的重点，为了解决这一问题，结合服务矿井实际情况，决定实施垛式支架支护工艺优化。

一直以来，回撤通道垛式支架的支护强度都是按照经验公式进行计算，由于矿方液压支架选型都是根据顶板的容重进行计算支架的支撑力，所以液压支架的支撑力都要大于顶板压力，而我们在进行二次支护时要根据服务矿井综采工作面液压支架工作阻力的大小去选择不同工作阻力的垛式支架，进一步计算出垛式支架的支护数量，这样就会使支护的垛式支架数量偏多，造成吊运费增加，从而增加生产成本。例如之前回撤通道支护的垛式支架的排间距为400-1000mm，工艺优化之后的排间距延长到1200—2000mm。

1、实施方案：

通过与服务矿井的沟通协调，矿方在一次支护时的支护强度及支护方式都在不断加大及改善，尤其是“W型”钢带的应用，有效的提高了一次支护的强度，在综采工作面贯通之后极大的减少了漏矸及工作面液压支架压死的情况。

根据上述情况，我们在进行二次支护时，从设计图纸开始，充分考虑矿方一次支护的支护条件，同时也要总结同一矿井、同一煤层在前几次支护及回撤过程中是否出现过其它异常情况，根据总结情况，再进行图纸设计，从而判断是否可以适当减少垛式支架的支护数量。图纸设计完成之后，经过审核确定，开始编制相应的作业规程，然后根据设计图纸及作业规程开始调运垛架、再到服务矿井井下进行放线，然后按照放好的线进行垛式支架稳放。

自2018年7月份以来，我们把垛式支架支护的排间距从400-1000mm延长到1200-2000mm，由于张家峁煤矿与科研院校合作，在其4-2煤做了一次试验，矿方在一次支护时增加了支护强度，优化了支护工艺，所以我们在二次支护时将垛式支架的排间距甚至延长到2000mm以上，机头机尾方向垛式支架支护的排间距距离更大。2019年我们的目标是服务矿井综采工作面倾斜长度为300米的情况下，支护的垛式支架数量尽量控制到100台以下。下面我们以服务矿井的具体支护工艺来进行举例说明。

事例二：某煤矿5-2煤支护工艺优化前后对比，工作面倾斜长均为300米，采高均为4米的两个综采工作面进行对比。

图二优化后

优化后，共需垛式支架93台，节省垛式支架26台，垛式支架排间距为1500-1800mm。

2、理论依据：

2.1、在多年的服务合作过程中，我们一直引导服务矿井必须加强一次支护的强度；较早之前只是锚索与锚杆联合支护；后来发展到使用“W”型钢带进行支护，但是钢带距离较远，排间距一般为2000mm；发展到现在钢带的排间距为800—1000mm，且回撤通道的各联巷口都支护了5—6根“W”型钢带，钢带密度的增加，保证了一次支护的强度及回撤通道顶板的完整性。

2.2、垛式支架支护属于二次支护，二次支护强度的计算目前只有经验公式，在国家及行业标准中没有明确规定，一般二次支护强度在综采工作面液压支架支护强度的80%左右即可。我们以红柳林煤矿4-2煤24207综采工作面支护进行举例说明：

（1）该工作面所使用的支架类型为ZY10000/20/40D，工作面走向长为300米，支架控顶面积为5.5米。综采工作面单位面积支护强度的计算公式为：Q=（液压支架的工作阻力×液压支架数量）&pide;（综采工作面顶板面积）&pide;1000。即：Q=（10000×173）&pide;（300×5.5）&pide;1000≈1.05Mpa

（2）某煤矿XXX综采工作面回撤通道长为300米，宽为5.2米，按照优化后的工艺进行设计，共需垛式支架93台，其中ZZ9000/18/38垛式支架8台，DZ12000/22/46垛式支架49台，ZZ18000/22/46垛式支架36台，按照上述公式计算回撤通道单位面积的支护强度为：Q≈0.84Mpa。

（3）综采工作面单位面积的支护强度约为1.05Mpa，回撤通道单位面积的支护强度约为0.84Mpa，按照经验公式即垛式支架的支护强度满足工作面液压支架支护强度的80%进行计算，即Q=1.05×80%=0.84Mpa，满足支护要求。再加上钢带及锚索的支护强度，完全可以进行优化支护。

2.3、优化支护工艺的前提是在服务矿井做好的一次支护的基础上进行，即“W”型钢带支护满足要求、锚索锚固力满足要求，这样二次支护垛式支架时才可以减少垛式支架数量（即放宽垛式支架前后距离，一般前后距离在1200mm左右）。否则即使支护强度达到要求也不能进行优化，否则不能保证顶板的完整性，在综采工作面贯通后会出现漏矸、支架被压死等情况，给回撤带来巨大的困难。为什么早期没有进行工艺优化，就是这个原因。

3、结论：

工艺优化以来，未发生一次因为垛式支架支护强度不足，造成漏矸及工作面液压支架压死的情况，有效的降低了生产成本，进一步简化了支护工艺，降低了职工的劳动强度及安全风险，缩短了工期、提高了工效。

1、降低生产成本，由于支护时减少了垛式支架的数量，这样不仅节约了吊运费，也节省了人工及车辆消耗，同时还提高了工效，为快速回撤打下了基础。

2、减少垛式支架使用，就可以加快垛式支架的循环使用，保证了垛式支架的检修次数及检修质量，提高支护强度。

3、降低了职工的劳动强度及安全风险。

参考文献：

1、《张家峁煤矿4-2煤综采工作面回撤通道支护作业规程》；

2、《煤矿安全规程》（2016版）