综采工作面辅巷多通道快速搬家方法 【技术领域】
本发明属于矿山开采技术，特别涉及一种综合机械化采煤工作面辅巷多通道快速搬家方法。
背景技术
综采工作面的搬家倒面是综采生产矿井的重要生产准备工作，它不仅是矿井实现安全生产的重要环节，而且也直接制约着综采工作面单产水平的提高。在我国，绝大多数矿井的辅助运输方式为轨道运输，因此，综采设备的运输也只能采用轨道运输的方式，工作面安装普遍采用“后退式掩护支架安装法”，利用绞车、平板车、卸车三角架、铁板等辅助装置实现综采设备的卸车、调向与安装；工作面回撤普遍采用采煤机自做回撤空间的方法，在工作面采止线附近进行最后几刀煤的截割时，通过采煤机与运输机整体前移实现正常截割而液压支架则保持不动，以形成足够的设备调向及回撤空间。传统搬家倒面由于受回撤安装工艺、辅助运输方式等因素的制约，难以实现快速搬家倒面，一般地，回撤安装一个综采工作面约需35天左右，需投入15000个工时，难以保障综采工作面实现单产800万t以上的集约化生产奋斗目标。
由于传统的综采工作面回撤安装在工艺上没有实现新的突破，所以很难实现快速搬家倒面，极大地制约了综采工作面单产水平的提高。要实现快速搬家倒面，传统工艺存在不少难点：
1)、综采工作面末采期间，不仅需要铺设钢丝绳和金属网，而且需要预留综采设备的回撤空间，在液压支架不移动的前提下，采煤机与刮板输送机需整体前移进行煤炭的落、装、运，且需增加悬露顶板空间的支护工作，工作环节多、进度慢、安全管理难度大，无法实现末采快速推进；
2)、因采用轨道运输的方式进行综采设备的装运工作，需设置设备的装车平台，设备地撤、装、运环节多，耗时高，使用的辅助设备与辅助设施多，安全性差，无法实现快速回撤；
3)、传统的综采工作面安装因采用落后的轨道运输方式，工作面切眼必须铺设运输轨道，且一边安装一边回收轨道，设备的卸车、调向、安装也均较为困难，环节多，过程繁杂，不易实现快速安装。
【发明内容】
本发明为了克服传统综采工作面搬家倒面的难点，提供了一种综合机械化采煤工作面辅巷多通道快速搬家方法，从而可以实现快速回撤，安全高效的目的。
根据本发明的综采工作面辅巷多通道快速搬家方法，包括以下步骤：首先在回采工作面停采线位置，沿煤壁开掘出至少两条基本平行、相隔一定距离的辅助巷道；使所述至少一条辅助巷道为工作面撤架的回撤通道，所述至少另一条辅助巷道为支架撤出的运输通道；然后在所述至少两条辅助巷道之间再掘出若干条联络巷，从而达到快速搬家倒面的目的。
回撤通道的作用在于当工作面采到停采线时，不需要在支架前专门切割支架回撤时的调向空间；不会因为维护这一空间而延期刮板输送机、采煤机及液压支架的回撤，也不会因工作面推进速度的放慢，恶化顶板管理条件，从而达到缩短搬家时间的目的。
与回采工作面相贯通的回撤通道采取锚网支护。回撤通道还配以单体液压支柱、矿用工字梁、液压支架。
液压支架为垛式支架，纵向支设在回撤通道中。回撤支架的运输通道和联络巷均采用砼固化底板。
运输通道采用锚杆支护，联络巷采用锚杆及单层金属网联合支护。
本发明所具有的有益效果是非常明显的。
采取预掘辅巷的措施，充分利用矿区连续采煤机快速掘进的优势，以‘掘’代‘采’，预先形成了工作面支架回撤的调向通道，从而免除了回采工作面为形成撤架的调向空间，自已切割煤壁的工序和所需要的时间；超强支护此通道，改善了工作面支架回撤时支架与围岩的相互关系，有利于支架的回撤作业。
‘多通道’的形成，将我国煤炭行业在单体支柱工作面多年形成的多头作业、分段放顶管理顶板的优越性，在综采工作面得到推广应用；而通道联络巷长度只有10-20米，作为工作面的安全出口，给作业人员创造了便于撤出的安全感，有利于提高工作效率。多头作业为提高撤架速度，缩短撤架时间创造的条件更是显而易见。分段放顶的实现，改善了工作面顶板与支架的应力关系，越到后期，可能形成支架越好回撤的势态。
辅运多通道新工艺的采用，使矿区搬家倒面的速度达到了世界先进水平。其主要效果为：
①工艺简单，操作方便。
②安全通道多，避灾路线短，从而增加了职工的安全感。
③工作面顶板易于管理，实现了回撤支架多头平行作业，分段放顶，从而最大限度地减少了工作面集中应力的产生与显现的强度，使工作面剩余的支架免受明显的集中应力，改善了支架的承载状况，为快速搬家倒面创造了十分良好的作业环境。
④由于预掘出工作面架前的回撤通道，并挂高强度网，从而缩短了撤架前的准备时间。
【附图说明】
图1是本发明的辅巷多通道的施工设计图。
【具体实施方式】
下面结合附图，对本发明实施方案做进一步的说明。
在图1中，附图标记9表示综采工作面，附图标记4、5、6分别表示基本平行的回风大巷、胶运大巷和辅运大巷。回风顺槽7和运输顺槽8基本垂直于回风大巷4、胶运大巷5和辅运大巷6。
根据本发明，在回采工作面停采线预先掘出两条平行于回采工作面的辅助巷道1，2，然后根据煤层的地质条件，搬家的技术装备，人员配置等情况在两条辅巷之间，掘出若干条联络巷3，就构成了‘辅巷多通道’系统。具体方式可沿煤壁掘进一条3m宽的支架转向回撤通道1；同时平行于原工作面，相距10m掘出一条辅助巷道，作为支架撤出的运输通道2。然后相隔一定距离在两巷之间掘出九条联络巷3，工作面就形成可以多头分别回撤支架的有利条件。
辅巷断面：净宽4.5-5.0m，净高3.6-3.8m；支护方式：作为辅助运输的运输通道2，采取锚杆支护；与回采工作面相贯通的回撤通道1，除采取锚网支护外，配以单体液压支柱、矿用工字钢梁、液压支架等，根据顶板的具体条件来配套使用。液压支架系矿区设计的专用垛式支架，纵向支设在回撤通道1中，一方面强化对顶板的支护，一方面作为回采工作面支架回撤时的‘掩护’支架。在这里采取强化支护的目的，不是为了支护而支护，而是为了更有利于回撤工作面液压支架所采取的特别措施，“支”是为了更顺利地“回”。
支护参数：网：40*40mm，8#铁丝编织；
锚杆：1.8m×1.6mm
工字钢：11#；
单体支柱：3.6-3.8m；
垛式支架：DZ4500-2.2/3.9
巷道的主要用途：靠工作面停采线的第一条辅巷，是作为回采工作面液压支架回撤时的调向通道，工作面要与此巷道采通，在此称之为回撤通道1；外侧一条辅巷是作为工作面液压支架撤出时的运输通道2；两辅巷之间的联络巷3则成为工作面采取多头作业，分段放顶的安全出口。
所谓回撤通道1，是指综采工作面停采后，为确保工作面设备安全、顺利回撤而提前预留的回撤空间。其主要作用是确保在回撤工作面液压支架及采煤机时有足够的回撤空间。回撤空间采取挂顶网的方式，用以防止回撤支架时顶板岩石漏入工作面堵埋支架，影响正常回撤作业。
回撤通道1的设计规楀通常为3.6m×5.0m，要求回撤通道在铺设砼底板及支设工字钢梁后的净高达到3.6m。支护通道所用单体液压支柱通常有3.8m和3.5m两种。回撤通道1一般铺设200mm厚的砼底板，回撤通道1支护密度和支护强度的选择合理与否，直接关系到回撤工作的安全、速度和材料消耗。回撤通道顶板采用锚网支护，金属网采用网孔为40×40mm的菱形金属网，8#铁丝编织，靠近工作面采通侧采用双层网支护，金属网错茬200mm搭接，连接扣间距不得超过200mm，每扣不得少于3圈，锚杆间排距均为1米。金属网下使用11#工字钢梁支护，工字钢梁间距为0.865m，工字钢梁下采用垛式支架与单体液压支柱联合支护的方式，工作面中部工字钢梁下共支设有40台垛式液压支架，有垛式支架的工字钢梁下采用一梁三柱支护，没有垛式支架的工字钢梁下采用一梁四柱支护。
回撤通道的安全保障则是实现上述目标的关键。就回撤通道而言，通道在实体煤中掘进，其顶板活动规律与普通煤巷相比没有区别，当自然平衡拱形成后，就处于稳定状态。但是当回采工作面接近回撤通道乃至采通时，应力就会发生变化，回采工作面的超前应力必然会与巷道的自然平衡拱进行反复的叠加，应力的峰值在什么位置，这就成为决定回撤巷道安全性的内在因素。从理论分析，由于巷道的锚网支护，既保证了松动圈内的围岩不会垮落，也限制了自然平衡拱的形成强度，巷道应力的重新分配，先于回采工作面超前应力的存在；从极限讲，自然平衡拱范围内，围岩内部原生的物理性质已经改变，一方面应力重新分配，围岩形成特殊的物理性质，丧失了应力连续传递的能力，因此，回采工作面水平应力的传递也就会“到此为止”。另一方面，回采工作面的超前应力随着工作面的继续推进，与预掘的“回撤通道”间隔距离越来越近，其间煤柱的压力显现也会不断增加，片邦乃至切顶现象均可能发生，但当工作面与回撤通道采通后，叠加应力的方向则会有所改变，峰值或在巷道自然平衡的上覆岩层中传递，或跨越巷道的自然拱传递到前方，此时，回撤巷道则处于一种新意义上的“免压区”内。
运输通道2是为了能够实现多点平行作业、快速回撤工作面设备而专门设置的。各生产矿井可根据自身条件的不同，有的设置两条运输通道2，有的设置一条运输通道2，运输通道2与回撤通道1间以同样断面的联络巷3来相互连接。
运输通道2及联络巷3通常也采用3.6m×5.0m的断面，在掘进时一次掘进到位。运输通道2和联络巷3亦铺设200mm厚的砼底板，运输通道2顶板采用锚杆支护，联络巷3采用锚杆及单层金属网联合支护，金属网规格同回撤通道1相同。
从使用过程来看，布置两条运输通道2可以减少回撤过程的调车时间，有利于快速回撤；而布置一条运输通道2则可以减少一次性投入(约可节约20万元左右)，虽调车时间相对略长，但仍然可以通过施工调车硐室来保证支架搬运车的正常运输，是值得推广的一种巷道布置方法。
目前，申请人在神东的各生产矿井的辅助运输均采用目前国际上最先进的无轨胶轮车运输方式，采取无轨胶轮车，将支架装、运、卸集于一体，对于正对联络巷口(通道)的三组支架就有可能直装车外运，省去了其它工序。并且，全部运输线路的路面均实现了砼硬化，通过提前预掘回撤通道、加强通道支护质量、预掘探巷保证安全贯通、利用大功率支架搬运车和多功能车装运综采设备等手段，实现了前所未有的快速搬家倒面，6000余吨的全套综采设备，从旧工作面采通回撤到新工作面全部安装就位并达到试生产条件仅需不到10天时间，榆家梁煤矿45101综采工作面回撤与45102综采工作面安装仅用了6天23小时，为综采生产的快速增长奠定了扎实的基础。其快速搬家倒面的成功经验，已经成为指导矿区实现“综采工作面搬家不停产、不减产”这一奋斗目标的行动指南，同时也为我国煤炭行业高产高效矿井的建设提供了值得借鉴的典范。
以上针对具体的实施例描述了本发明。但本领域的专业技术人员应该理解，在本发明的主旨和范围内，可以进行许多种变化和修改。