河南大有能源股份有限公司常村煤矿 河南 472300
摘要：常村煤矿21162综放工作面因受多方面因素影响决定提前停采回撤，结合矿井实际情况，经多方研究讨论提出了工作面上巷设备从上巷回撤，工作面设备自上而下拆除，从下巷运输设备的回撤方案。本文主要介绍了综采工作面非常规拆除的施工工艺和创新点，不仅为我矿今后在极复杂条件下进行工作面拆除转移提供了宝贵经验，同时对其他相同地质条件的矿井也具有重要的借鉴意义。
关键词： 设计；煤矿；工作面；自上而下拆除
1 工作面概况
21162综放工作面位于常村煤矿21盘区三条下山西翼，东侧为21盘区三条下山煤柱，西侧为F3断层煤柱，工作面北部为已采毕的21122工作面，留设有25m安全煤柱；南部为已采毕的21180工作面，顶部为已采毕的21141及21161工作面。工作面可采走向长1252～1263m，平均1258m，倾斜长266m，煤层倾角：8～15°，煤层平均厚度6.1m。本工作面水文地质条件中等，正常出水量为10 m3/h，最大涌水量30 m3/h。
根据停采回撤方案，上巷失修巷道较多，采用从上巷拆除回撤设备的常规工艺难度较大且需要投入大量资金，因此经研究决定对该工作面下巷及21区西辅助运料斜巷进行重点整修，工作面设备拆除后从下巷运输。
从下巷运输设备，在常村煤矿尚属首例，加之停采准备期间，工作面顶板破碎，拆除期间顶板管理难度加大，因此，需要设计出一种有效解决该问题的新思路来加强顶板管理。
2 设计方案：
2.1 回撤顺序
工作面支架从上往下进行拆除，综采设备经下巷外运。下巷及外围工程准备完善后，具体回撤顺序为：
工作面前后刮板机、转载机抽链条→解体上拐头巷道支架→解体前刮板机机头机尾、采煤机、转载机→回撤前刮板机、采煤机→拆除176-178架排头架（后刮板机同步拆除）→拆除175-4架基本架→拆除工作面1-3架排头架→拆除下巷巷道支架→下巷回撤。上巷设备 回撤与工作面同步进行。
2.2 回撤路线：
工作面→21162下巷→21区西辅助运料斜巷→21区中部车场→21区轨道下山→二水平车场→二水平轨道暗斜井→一水平轨道运输大巷→材料副斜井→地面。
21162上巷→21区中部车场→21区轨道下山→二水平车场→二水平轨道暗斜井→一水平轨道运输大巷→材料副斜井→地面。
2.3 支架及设备拆除工序：
工作面断电前先将工作面前、后部刮板输送机及转载机链条掐开后通过转载机转运到下巷转载机以外巷道内装车→将工作面高压电缆断电掐开后人力拉运到下巷装车→从机头往里依次拆除转载机各部件装车→从工作面上口开始往下依次拆除排头架→中部架→后溜机尾→过渡槽→中部槽→下口排头架→后溜机头→中部掩护架→下巷巷道支架→液压抬棚
3 主要内容及创新点：
3.1 设计主要内容
3.1.1 回撤清单
上巷：一部皮带，液压抬棚239架，小溜子5部，道轨1100米、4趟管路、6趟电缆及检测线，包括各种开关、电器、小线等。
工作面：上拐头巷道支架8架，工作面液压支架178架，工作面前后溜，下拐头巷道支架7架，下拐头转载机，包括各种矿压监测设备、管路等。
下巷：两部皮带，下巷液压抬棚317架，道轨1100米、4趟管路、3趟电缆及检测线，包括各种开关、电器、小线等。
腰巷：一部皮带，液压抬棚52架，包括各种开关、电器、小线、管路等。
3.1.2 回撤准备重点工程
采掘系统：
（1）外围系统：
二水平轨道暗斜井：下车场往东200-280棚、牛鼻子处10m范围、牛鼻子往西105-94棚、47-41棚、15-8棚，剁底90m。
二水平车场：二水平车场与二水平行人暗斜井下部交岔处剁底5m；配风井往里挑顶4m；二水平车场与21煤轨绕巷交岔点以东至21区轨道下山之间剔帮10m。
21区轨道下山：标识牌200m处5m、800m巷标处往下1-45棚、80-100棚剁底40m；21区轨道下山与21中部车场交岔点蹬帮10m。
21区中部车场：巷顶有网包段15m、扩修40m；27-31棚、20-31棚剁底换腿；中部车场剁底250m。
21区西辅助运料斜巷：下扩修口往上扩修30m；剁底260m；
（2）上下巷：
上巷：上巷回撤工作与工作面同步进行，上巷落底900m，整修液压抬棚，保证上巷运输；上巷腰巷口向里全断面剁底清底皮带煤。
下巷：
下巷二部皮带头向里至转载机前剁底维护300m；下巷一部皮带架47-160架段全断面剁底340m；下巷一部皮带架160架向里至234架剁底230m；
下巷一部皮带208架往里至二部皮带22架段挑顶蹬帮145m；下巷一部皮带架182架至208架挑顶蹬帮78m。
（3）工作面：
工作面在上网、上钢丝绳的同时，开始上风布。
工作面支架停止前移，开始背设工字钢，工字钢随采随抽。
工作面正式停采后，剁底清煤，打锚杆、点杆、做绞车窝一个、下巷施工注胶硐室一个，工作面施工两个防火钻场；
防火系统：
（1）合理配备工作面风量：末采期间，工作面的供风量控制在600-650 m³/min；停采期间，工作面风量控制在450-500m³/min；上下巷改为局部通风后，风量控制在200-300 m³/min。
（2）消除下巷顶的高温煤体：利用在超前支护段提前打好的防火钻孔对下巷顶的破碎煤体进行注阻化剂湿润，尤其是下隅角巷顶和巷帮的碎煤体，必须杜绝其以高温状态进入采空区。
（3）封堵漏风通道：上下隅角建墙注胶封堵，30架以下架顶上网上风布，30架以下及下隅角处吊挂风帘；在下隅角和排头架1、2、3架往老塘侧施工钻孔，以注胶封堵为主。
（4）惰化采空区遗煤：上隅角处向采空区埋管压水；工作面40、80、120架缝（前后5架范围内）往老塘侧施工钻孔，以注三相泡沫为主；下隅角及40架以下注氮；在支架前梁架缝向老塘侧施工钻孔，每架二个，注水或注三相泡沫；根据顶板破碎或冒落情况，有针对性对支架前梁头顶施打钻孔。
（5）开设设备硐室、注胶硐室：工作面停采后，在80架煤墙侧开设1个设备硐室，硐室规格为3×4m（深×宽），硐室顶板与支架前梁齐，硐室底板高于煤层底板0.5m。距停采线30m处，下巷开设2个注胶硐室，间距至少7米，硐室规格分别为5×5.6×3.5m（深×宽×高）、5×4×3.5m（深×宽×高）。
（6）距上下隅角10米范围内、上下巷外口及回风立井底打设密闭，共计5道。
（7）有针对性的治理局部隐患：撤除期间对于检测出的危险性自燃隐患点（CO浓度上升幅度较快处等）可在隐患点上下5架架缝朝采空区方向补打深孔，注水、注三相泡沫并注胶充填，以防止其恶化。
（8）加强自燃隐患的监控：每班瓦检员加强对工作面气体检查，发现问题及时汇报。防火队根据情况，安排专人抽取气样进行分析监控，以便随时、准确的掌握自燃隐患的发展程度。
排水系统：
（1）下拐头距工作面5m范围内掘进泵窝，并开挖挖立井，规格3.5×3×3m（长×宽×深）。
（2）工作面开挖两个截水槽，以不影响工作面支架运输为准，规格3×1.5×2m（长×宽×深），埋设4寸排水管导入下拐头泵坑。
（3）转载机尾开挖沉淀池，规格3×2.5×3m（长×宽×深），沉淀池与下拐头泵窝连通；
（4）下拐头泵窝内安设不低于30Kw排水泵4台，双泵双电源，下巷准备两趟4寸排水管，将水导入下巷腰巷口永久泵坑。
3.2 施工主要技术要求
3.2.1 上绳、铺网、铺风布。
当工作面推进距停采线6m时，工作面开始上绳铺网。钢丝绳规格为ø26mm，沿工作面倾斜方向布置，间距为500mm，两端固定于上下端头牢固棚梁上。绳上铺双层金属网，并在顶板上打锚杆固定。待网进入前梁0.5m时开始上风布，当风布落入支架尾梁1米后，在煤墙侧挂网打锚杆，铺网工作结束。
3.2.2 背设工字钢，随采随抽。
工作面背设的风布进入后尾梁后，用规格12# 3.3m工字钢（梁的一端单面烧花边）在每架顶梁上架两根悬臂梁，悬臂梁均匀布置，并在悬臂梁下打帖帮柱（用3.5m的单体柱）。机组每前进2架，把悬臂梁前移，并保证每架悬臂梁下必须打一个帖帮柱，顶板条件不好地段，每架两根悬臂梁下必须都打帖帮柱，并配合背木背严顶帮煤体。停采后支架顶梁端到工作面煤墙距离净宽2.7m（不含伸缩梁）
3.2.3 掩护架支护顶板
拆除第一架排头架前先用回柱绞车将工作面上口第一架排头架以上的巷道支架或液压抬棚拉出后，顺工作面方向重新将巷道支架摆放好，使巷道支架顶梁挑住担在支架上的工字钢梁，接通高压管路重新升紧巷道支架。紧贴上帮煤壁从老塘侧往外用3m长圆木配合2m长的圆木打设3个木垛，加固支撑上口顶板，待上口3架排头架拆除后，拆掉相邻2架支架间管路，用回柱绞车挂住支架尾部配合单体柱进行调向，使175#、174#支架尾部朝上顺工作面方向并排布置好，接通高压管路重新升紧支架。
3.2.4 支架解体施工要求：
（1）中部支架由工作面用磨架子回柱绞车磨出后，用工作面安装的回柱绞车提至装车台整体装车运到工作面下口十字头处方可进行解体，不准在原地进行支架解体。中部支架解体是将中部支架解体为前梁与顶梁（装成一车）、尾梁（装一车）、底座和立柱（装一车），然后逐件进行装车运出，每架中部架解体后共4装成3车运出。
（2）中部支架解体时可先将尾梁千斤顶与顶梁连接的肖子依次拆掉，然后用拉锤依次将尾梁与顶梁、尾梁与底座上的连杆连接的肖子拉出，拆掉与立柱连接的肖子，最后用手拉葫芦配合回柱绞车将中部支架顶梁与尾梁拉开，完成顶梁与尾梁和底座的解体。
（3）依次抽出尾梁与顶梁连接的千斤顶肖子后，用回柱绞车将尾梁与底座分开，完成尾梁与底座的解体。
3.3 创新点
3.3.1 工作面停采准备期间，工作面顶板破碎，采用铺双层金属网背设风布封闭顶板，效果明显，为后期的拆除及防火工作奠定了坚实基础。
3.3.2 工作面下行拆除中因防火灌浆注浆导致下拐头大量积水，通过工作面及下巷挖水沟导水，砌泵坑排水等多项措施，有效解决了下拐头积水问题。
3.3.3 此次工作面拆除创新使用了两架基本架当掩护架，随支架拆除拉移，有效保证了顶板安全。
4 效果分析
通过采用综放工作面自上而下的拆除工艺，一是减少了21162上巷扩修工程量约500m，节约了工作面拆除回撤成本。二是与上巷运输设备相比，下巷运输减少了过风门等中间环节，不仅提高了设备拆除运输的安全系数，而且也缩短了近1个月的设备回撤工期。
5 结束语
本次21162综放工作面拆除回撤采用了自上而下的非常规拆除方式，在常村煤矿尚属首例。虽然施工过程中遇到了巷道积水和顶板防灭火等难题，但最终都得以解决，顺利完成了工作面的拆除回撤工作。这为我矿今后在极复杂条件下进行工作面拆除转移提供了宝贵经验，同时对其他相同地质条件的矿井也具有重要的借鉴意义。