CN110424998B - 一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的回撤工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺，包括以下步骤：（a）支架回撤前准备工作，（b）支架回收通道支护工作，（c）通风系统的保障工作，（d）运输系统布置，（e）支架的回撤工作，（f）回架后回收通道维护。本发明的目的是提供一种适合于极近距离煤层采空区下综采工作面安全高效回收的工艺，该工艺适合煤层间隔较小，且上部煤层已经回采，顶板破碎严重的条件下支架回撤，通过本发明的应用可以有效提高极近距离煤层采空区下顶板支护质量、支架回撤速度和现场安全水平。

Description

一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的回撤工艺

技术领域

本发明涉及综采工作面支架回撤工艺技术领域，尤其涉及一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺。

背景技术

我国部分矿区存在近距离煤层开采，近距离煤层间隔岩层厚度较薄，在上部煤层开采过程中容易造成下部煤层顶板破碎，增加了下部煤层顶板管理难度。尤其是下部工作面回撤过程中，因回撤通道尺寸较大，支护要求相对较高，如若前期支护不当和支架回撤后支护不当容易造成顶板冒漏，轻则需要花费人力进行顶板维护，重则可能导致通道被冒落的岩体埋住，影响正常通风，威胁支架回收地点的作业人员。尤其是对于极近距离煤层采空区下综采工作面支架回撤而言，与上部采空区间隔过小，在回采和支架回撤过程中容易出现顶板冒漏，因此合理优化支护方案，提高支架回撤速度，确保通风条件符合要求是确保极近距离煤层采空区下综采工作面安全高效回收的重要基础。

目前，综采工作面回收通道多采用锚网索支护，锚网索支护条件下要求顶板强度较高，完整性较好。但是，对于极近距离采空区下综采工作面支架回撤而言，顶板条件较差，在做回收通道和支架回撤期间容易出现顶板冒漏现象，不利于现场施工安全，且传统回收工艺功效低，不利于提高支架回撤速度。

综上，现行的综采工作面支架回撤工艺和方法无法实现极近距离煤层采空区下综采工作面安全、高效回收的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合于极近距离煤层采空区下综采工作面安全高效回收的工艺，该工艺适合煤层间隔较小，且上部煤层已经回采，顶板破碎严重的条件下支架回撤，通过本发明的应用可以有效提高极近距离煤层采空区下顶板支护质量、支架回撤速度和现场安全水平。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺，包括以下步骤：

（a）支架回撤前准备工作：在回风巷设置轨道和装车间，所述轨道铺设在回风巷的地面上，所述装车间距离回风巷的抹角处10~15米，装车间靠近回风巷的一端固定设置有装车平台，装车平台远离回风巷的一端可拆卸连接有平板车，回风巷上部设置有提架绞车硐室；

（b）支架回收通道支护工作：在综采工作面推进距离停采线12米处在支架顶梁上方开始铺设金属网和钢丝绳，在距离停采线5米位置时采用注浆泵对破碎顶板进行注浆加固，同时将2米长11#矿工钢担在支架顶梁上方，采煤机每向前割出0.8米，11#矿工钢向前窜0.8米，待割出1.6米后，采用3米长11#矿工钢替代2米长11#矿工钢，支架与煤墙之间形成回收通道，待回收通道形成后，11#矿工钢一端担在支架上0.4米、另一端通过圆木点柱进行支撑；

（c）通风系统的保障工作：在煤墙上设置沟槽，所述沟槽内埋设管道，所述管道由机巷向回风巷铺设，作为备用通风道，管道上布置有阀门；

（d）运输系统布置：在所述提架绞车硐室内布置提架绞车，在采面布置抹架绞车，在装车间外12米~15米处布置装车绞车；

（e）支架的回撤工作：通过所述提架绞车和抹架绞车将支架从待回支架位置抹出，架头朝向提架绞车方向，通过所述提架绞车将支架拉至回风巷，然后通过装车绞车将支架拉移到装车平台上，再通过装车绞车将支架从装车平台上拉至平板车上并进行微调，将平板车与装车平台脱离，从而实现支架外运；

（f）回架后回收通道维护：将最先抹出的两台支架作为掩护支架，掩护支架采用交错迈步迁移，迁移量为支架宽度，掩护架后方采用联锁木垛进行支护。

进一步地，步骤（a）中所述的装车间由拉架千斤顶、液压支柱、底面和顶面组成，所述底面和顶面均由纵梁和横梁焊接组成，所述液压支柱设置在底面和顶面之间且位于四角处，两个所述拉架千斤顶尾端分别转动连接在顶面中部两侧。

进一步地，步骤（a）中所述的装车平台与平板车通过销轴连接。

进一步地，步骤（b）中所述的钢丝绳铺设在支架上方，钢丝绳沿支架长度方向设置，钢丝绳为平行布设的多个，相邻的两个钢丝绳之间的间距不小于0.6米，所述金属网位于钢丝绳上方且通过扎丝与钢丝绳固定连接。

进一步地，所述扎丝采用联网钩进行捆扎，所述联网钩由弯钩、螺杆、套筒和弹簧组成，所述套筒呈一端封闭的圆管状，套筒内设置有螺旋状的滑道，所述螺杆螺旋套合在套筒的滑道内，螺杆与套筒的封闭端之间设置有弹簧，所述弹簧一端与套筒的封闭端固定连接、另一端与螺杆固定连接，套筒封闭端外侧固定设置有连接环，所述连接环套合在钢丝绳上，所述弯钩固定设置在螺杆远离弹簧的一端，弯钩端部呈钩状且钩在金属网上。

进一步地，步骤（b）中所述煤墙上采用“锚杆+金属网”支护，锚杆采用等强锚杆；待回收通道形成后，在回收通道顶板上采用锚索梁补强支护。

进一步地，所述锚索梁由U型钢和锚索组成，所述锚索沿U型钢长度方向均匀阵列竖直设置，锚索的规格为Φ22 mm×8000mm。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明针对极近距离采空区下综采工作面回撤存在的顶板条件差、施工困难、回撤速度慢、安全可靠程度低等问题，采用一种新的支架回撤工艺。该工艺是通过甩斜子割煤长短梁替换进行施工回撤通道；然后回撤通道采用顶板注浆加固，矿工钢配合自制锚索梁，端头三架采用木垛配合矿工钢进行顶板支护；采用掩护架护顶进行支架回撤，掩护架后采用联锁木垛进行通道维护；煤墙侧埋设通风管路以防顶板冒漏引起的通风问题；采用自制联网钩、装车平台等创新提高联网、装车等工序施工速度。本发明设计安全可靠，设计合理，工序简单，针对顶板条件较差的综采工作面回收具有较好的应用价值，同时部分创新可普遍应用于普通综采工作面，可以幅度的提高回撤支架时的安全性和回撤速度，有利于提高矿井综合效益。

附图说明

图1是本发明一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺的结构示意图。

图2是本发明一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺的支架回撤前和回撤通道联网方式示意图。

图3是本发明一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺的联网钩结构图。

图4是本发明一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺的长矿工钢替换短矿工钢回撤通道施工方式示意图。

图5是本发明一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺的管路的结构示意图。

图6是本发明一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺的装车平台的结构侧视图。

图7是本发明一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺的装车平台的结构俯视图。

图8是本发明一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺的支架回收通道上网、上绳和支护剖面示意图。

图9是本发明一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺的锚索梁结构示意图。

附图中标号为：1为轨道，2为装车绞车，3为装车间，4为装车平台，5为平板车，6为回风巷，7为提架绞车，8为提架绞车硐室，9为矿工钢，10为抹架绞车，11为液压支架，12为锚索梁，13为金属网，14为掩护支架，15为煤墙，16为钢丝绳，17为管道，18为锚杆，19为圆木点柱，20为联网钩，301为拉架千斤顶，302为液压支柱，303为纵梁，304为横梁，1201为U型钢，1202为锚索，2001为弯钩，2002为螺杆，2003为套筒，2004为弹簧，2005为滑道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

一种极近距离煤层采空区下综采工作面支架回撤工艺，主要是为了解决极近距离采空区下综采工作面液压支架11安全回撤时容易出现顶板冒漏影响安全回收的问题。本发明工艺是采用自制联网钩进行铺网上绳，采用长矿工钢9替代短矿工钢9配合锚索梁12进行顶板支护，采用掩护支架14进行支架回撤，采用联锁木垛进行掩护支架14后方顶板维护，采用埋设通风管道17解决同分问题，采用装车平台4配合绞车等进行支架快速装车，最终实现极近距离煤层采空区下液压支架11的安全、快速回撤。

一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺，包括以下步骤：

（a）支架回撤前准备工作：在回风巷6设置轨道1和装车间3，所述轨道1铺设在回风巷6的地面上，所述装车间3距离回风巷的抹角处10~15米，装车间3靠近回风巷的一端固定设置有装车平台4，装车平台4远离回风巷的一端可拆卸连接有平板车5，回风巷上部设置有提架绞车硐室8；

（b）支架回收通道支护工作：在综采工作面推进距离停采线12米处在支架顶梁上方开始铺设金属网13和钢丝绳16，在距离停采线5米位置时采用注浆泵对破碎顶板进行注浆加固，同时将2米长11#矿工钢9担在支架顶梁上方，采煤机每向前割出0.8米，11#矿工钢9向前窜0.8米，待割出1.6米后，采用3米长11#矿工钢9替代2米长11#矿工钢9，支架与煤墙15之间形成回收通道，待回收通道形成后，11#矿工钢9一端担在支架上0.4米、另一端通过圆木点柱19进行支撑；

（c）通风系统的保障工作：在煤墙15上设置沟槽，所述沟槽内埋设管道17，所述管道17由机巷向回风巷铺设，作为备用通风道，管道17上布置有阀门；

（d）运输系统布置：在所述提架绞车硐室8内布置提架绞车7，在采面布置抹架绞车10，在装车间3外12米~15米处布置装车绞车2；

（e）支架的回撤工作：通过所述提架绞车7和抹架绞车10将支架从待回支架位置抹出，架头朝向提架绞车方向，通过所述提架绞车7将支架拉至回风巷，然后通过装车绞车2将支架拉移到装车平台4上，再通过装车绞车2将支架从装车平台4上拉至平板车5上并进行微调，将平板车5与装车平台4脱离，从而实现支架外运；

（f）回架后回收通道维护：将最先抹出的两台支架作为掩护支架14，掩护支架14采用交错迈步迁移，迁移量为支架宽度，掩护架后方采用联锁木垛进行支护。

所述步骤（a）中的装车间3由拉架千斤顶301、液压支柱302、底面和顶面组成，所述底面和顶面均由纵梁303和横梁304焊接组成，所述液压支柱302设置在底面和顶面之间且位于四角处，两个所述拉架千斤顶301尾端分别转动连接在顶面中部两侧。

所述步骤（a）中的装车平台4与平板车5通过销轴连接。

所述步骤（b）中的钢丝绳16铺设在支架上方，钢丝绳16沿支架长度方向设置，钢丝绳16为平行布设的多个，相邻的两个钢丝绳16之间的间距不小于0.6米，所述金属网13位于钢丝绳16上方且通过扎丝与钢丝绳16固定连接。

所述扎丝采用联网钩进行捆扎，所述联网钩由弯钩2001、螺杆2002、套筒2003和弹簧2004组成，所述套筒2003呈一端封闭的圆管状，套筒2003内设置有螺旋状的滑道2005，所述螺杆2002螺旋套合在套筒2003的滑道2005内，螺杆2002与套筒2003的封闭端之间设置有弹簧2004，所述弹簧2004一端与套筒2003的封闭端固定连接、另一端与螺杆2002固定连接，套筒2003封闭端固定设置在金属网13上，所述弯钩2001固定设置在螺杆2002远离弹簧2004的一端，弯钩2001端部呈钩状且钩在钢丝绳16上。

所述步骤（b）中煤墙15上采用“锚杆18+金属网13”支护，锚杆18采用等强锚杆18；待回收通道形成后，在回收通道顶板上采用锚索梁12补强支护。

所述锚索梁12由U型钢1201和锚索1202组成，所述锚索1202沿U型钢1201长度方向均匀阵列竖直设置，锚索1202的规格为Φ22 mm×8000mm。

如图1~图9所示，现场施工实例以中国平煤神马集团平顶山天安煤业股份有限公司六矿22310工作面为对象具体说明，22310工作面共安装173台ZY6400-20/40型支架，支架回撤主要包括以下步骤：

1、在回风巷6距离煤墙1510-15m处施工装车间3，装车间3采用液压支柱302进行架设；在提架绞车硐室8内布置JH-30T提架绞车7，在采面布置JH-17T抹架绞车10，在装车间3外12-15m布置JH-30T装车绞车2。

2、在距离停采线12m处开始铺网上绳，采用联网钩进行金属网13和钢丝绳16，金属网13采用规格长×宽为10×1.2m的金属菱形网，金属菱形网采用压茬铺设，要求搭接不低于200mm，扎丝捆扎间距不超过200mm，钢丝绳16间距为0.8m，钢丝绳16采用扎丝固定在金属网13上，扎丝捆扎不低于2圈，共上绳13根；在距离停采线6m处开始在173#、172#和171#液压支架11顶梁上穿3.5m矿工钢9，矿工钢9间距为0.5m，共计7根，在末台支架上方布端头置木垛，用以端头顶板加固；弯钩2001钩住扎丝后，用力握住套筒2003向后拽，螺杆2002在滑道2005内滑动，弯钩2001发生旋转，实现扎丝头旋转进而完成扎丝捆扎作业，将弯钩2001从扎丝头中取出后，在弹簧2004的收缩作用下，螺杆2002在滑道2005内移动，弯钩2001恢复至原来位置。

3、待支架距离停采线2.4m时开始施工回撤通道，支架停止于此位置，摘掉液压支架11推拉头，配合0.8m和1.6m的原木进行推溜，割煤每刀进尺0.8m，共需要进尺3排形成2.4m回架通道；在割第一刀0.8m时，在支架顶梁上方穿2m长的11#矿工钢9，顶梁上搭接1.2m；在割第二刀0.8m时，回架空间施工1.6m，支架顶梁上方2m长11#矿工钢926向煤墙15侧窜0.8m，顶梁上搭接0.4m；在割第三刀0.8m时，在支架上穿3m长的11#矿工钢9替代2m长11#矿工钢9，并在11#矿工钢9煤墙15侧端头下方施工原木点柱；在进行割煤的同时，对顶板采用玛丽散进行加固，提高顶板的强度和完整性；待3m长矿工钢9施工完毕后，在顶板上施工锚索梁12，要求锚索梁12可以将11#矿工钢9锁住，锚索梁12长1.2m，锚索1202规格为Φ21.5×6500mm，锚索1202预紧力要求不低于120kN。

4、在距离煤墙150.3m处施工规格深×宽0.5×0.5m的沟槽，在沟槽内埋设规格为Φ0.5×1m的预制水泥管道17，管道17由机巷向回风巷安设，作为备用通风道，管道17上布置有阀门，管道17通过法兰用螺栓进行连接和固定，法兰间增加橡胶密封垫。

5、采用JH-30T提架绞车7配合JH-17T抹架绞车10实现支架从待回支架位置抹出，架头朝向JH-30T提架绞车方向，采用JH-30T提架绞车7将支架拉至回风巷，然后采用JH-30T装车绞车2和装车平台4拉架千斤顶301将支架拉移到装车平台4上，采用JH-30T装车绞车2和装车平台4拉架千斤顶301将支架从装车平台4上拉至平板车5上并进行微调，去掉连接销轴，实现支架外运。

6、将最先抹出的两台支架作为掩护支架14，掩护支架14采用交错迈步迁移，迁移量为支架宽度，掩护架后方采用联锁木垛进行支护，联锁木垛由木垛和矿工钢9配合形成。

22310工作面安设ZY6400-20/40型支架173台，自采用本发明进行支架回撤后，铺网上绳共计施工5天；施工支架回撤通道、提架绞车硐室8、装车间3等共计施工8天；工作面运输机、转载机等共计回收8天；支架回撤按照9架/天，共计20天。22310工作面回撤工作共计41天，相比于普通综采工作面而言，回撤时间缩短了4天，且支架回撤期间未出现顶板冒漏事故，实现了22310工作面设备安全回撤。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (7)

1.一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（a）支架回撤前准备工作：在回风巷（6）设置轨道（1）和装车间（3），所述轨道（1）铺设在回风巷（6）的地面上，所述装车间（3）距离回风巷的抹角处10~15米，装车间（3）靠近回风巷的一端固定设置有装车平台（4），装车平台（4）远离回风巷的一端可拆卸连接有平板车（5），回风巷上部设置有提架绞车硐室（8）；

（b）支架回收通道支护工作：在综采工作面推进距离停采线12米处在支架顶梁上方开始铺设金属网（13）和钢丝绳（16），在距离停采线5米位置时采用注浆泵对破碎顶板进行注浆加固，同时将2米长11#矿工钢（9）担在支架顶梁上方，采煤机每向前割出0.8米，11#矿工钢（9）向前窜0.8米，待割出1.6米后，采用3米长11#矿工钢（9）替代2米长11#矿工钢（9），支架与煤墙（15）之间形成回收通道，待回收通道形成后，11#矿工钢（9）一端担在支架上0.4米、另一端通过圆木点柱（19）进行支撑；

（c）通风系统的保障工作：在煤墙（15）上设置沟槽，所述沟槽内埋设管道（17），所述管道（17）由机巷向回风巷铺设，作为备用通风道，管道（17）上布置有阀门；

（d）运输系统布置：在所述提架绞车硐室（8）内布置提架绞车（7），在采面布置抹架绞车（10），在装车间（3）外12米~15米处布置装车绞车（2）；

（e）支架的回撤工作：通过所述提架绞车（7）和抹架绞车（10）将支架从待回支架位置抹出，架头朝向提架绞车（7）方向，通过所述提架绞车（7）将支架拉至回风巷，然后通过装车绞车（2）将支架拉移到装车平台（4）上，再通过装车绞车（2）将支架从装车平台（4）上拉至平板车（5）上并进行微调，将平板车（5）与装车平台（4）脱离，从而实现支架外运；

（f）回架后回收通道维护：将最先抹出的两台支架作为掩护支架（14），掩护支架（14）采用交错迈步迁移，迁移量为支架宽度，掩护架后方采用联锁木垛进行支护。

2.根据权利要求1所述的一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺，其特征在于，步骤（a）中所述的装车间（3）由拉架千斤顶（301）、液压支柱（302）、底面和顶面组成，所述底面和顶面均由纵梁（303）和横梁（304）焊接组成，所述液压支柱（302）设置在底面和顶面之间且位于四角处，两个所述拉架千斤顶（301）尾端分别转动连接在顶面中部两侧。

3.根据权利要求1所述的一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺，其特征在于，步骤（a）中所述的装车平台（4）与平板车（5）通过销轴连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺，其特征在于，步骤（b）中所述的钢丝绳（16）铺设在支架上方，钢丝绳（16）沿支架长度方向设置，钢丝绳（16）为平行布设的多个，相邻的两个钢丝绳（16）之间的间距不小于0.6米，所述金属网（13）位于钢丝绳（16）上方且通过扎丝与钢丝绳（16）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺，其特征在于，所述扎丝采用联网钩进行捆扎，所述联网钩由弯钩（2001）、螺杆（2002）、套筒（2003）和弹簧（2004）组成，所述套筒（2003）呈一端封闭的圆管状，套筒（2003）内设置有螺旋状的滑道（2005），所述螺杆（2002）螺旋套合在套筒（2003）的滑道（2005）内，螺杆（2002）与套筒（2003）的封闭端之间设置有弹簧（2004），所述弹簧（2004）一端与套筒（2003）的封闭端固定连接、另一端与螺杆（2002）固定连接，套筒（2003）封闭端固定设置在金属网（13）上，所述弯钩（2001）固定设置在螺杆（2002）远离弹簧（2004）的一端，弯钩（2001）端部呈钩状且钩在钢丝绳（16）上。

6.根据权利要求1所述的一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺，其特征在于，步骤（b）中所述煤墙（15）采用“锚杆（18）+金属网（13）”支护，锚杆（18）采用等强锚杆（18）；待回收通道形成后，在回收通道顶板上采用锚索梁（12）补强支护。

7.根据权利要求6所述的一种用于极近距离煤层采空区下综采工作面的支架回撤工艺，其特征在于，所述锚索梁（12）由U型钢（1201）和锚索（1202）组成，所述锚索（1202）沿U型钢（1201）长度方向均匀阵列竖直设置，锚索（1202）的规格为Φ22 mm×8000mm。

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