綜采工作面回撤通道安全維護研究

史黎翔

（山西柳林鑫飛毛家莊煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033300）

由于綜采工作面回撤通道斷面積大，且在后期搬家回撤時間長，在此期間受采動壓力、構造應力以及上覆巖層自身重力影響，回撤通道頂板壓力加大出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，受超前支承壓力影響，工作面煤壁出現(xiàn)嚴重片幫現(xiàn)象，煤壁與頂板之間的三角煤柱無法預留，加大了回撤通道空頂距，威脅著工作面后期搬家回撤施工安全。以山西柳林鑫飛毛家莊煤業(yè)有限公司5207工作面為例，對工作面回撤通道頂板及煤壁采取了合理有效控制維護措施，確保工作面安全高效回撤。

1 概況

山西柳林鑫飛毛家莊煤業(yè)有限公司位于柳林縣賈家垣村南側，井田面積5.649 km2，礦井設計生產能力為1.5 Mt/a。井田主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組，可采4、5、8、10號煤層。5207工作面位于井田西翼，設計走向長度1700 m，傾向長度180 m。工作面回采煤層為5#煤層，煤層平均厚度3.0 m，5207綜采工作面已接近停采線，正處于工作面回撤通道形成階段。

5207回撤通道設計斷面規(guī)格為寬×高=4.0×3.0m，回撤通道長度為180 m，回撤通道傳統(tǒng)支護設計中，頂板采用錨桿、鋼帶進行維護，工作面煤壁采用單錨桿進行維護。但是由于回撤通道斷面較大，回撤通道形成后持續(xù)時間長，受采動集中壓力、構造應力等外界作用力影響，回撤通道很可能出現(xiàn)頂板破碎、煤壁片幫現(xiàn)象，通過對5202回撤通道觀察發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)支護設計對回撤通道頂板及煤壁維護效果相對較差，5202回撤通道頂板變形嚴重，頂板下沉量達0.5 m，煤壁片幫深度達1.1 m，嚴重威脅著工作面后期搬家回撤施工。因此，為提高回撤通道安全穩(wěn)定性，保證搬家回撤工作安全高效開展，必須對5207回撤通道頂板、煤壁采取合理有效的維護措施。

2 回撤通道維護措施

2.1 回撤通道頂板維護措施

對傳統(tǒng)頂板支護進行優(yōu)化，決定采用“JW型鋼帶+錨索+錨索梁”聯(lián)合支護方式對其進行維護。

（1）5207回撤通道頂板共計施工四排鋼帶，鋼帶長度為4.8 m，每根鋼帶配套5根錨桿，鋼帶排距為1.0 m，鋼帶平行工作面布置，第一根鋼帶距液壓支架前探梁間距為0.8 m，相鄰兩根鋼帶首尾錨桿疊加布置。

（2）由于5207回撤通道直接頂主要以炭質泥巖為主，頂板破碎時普通錨桿支護效果差，會出現(xiàn)錨固失效現(xiàn)象，決定5207回撤通道頂板采用長度為3.0 m、直徑為24 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間距為1.1 m，每根錨桿配套使用兩支錨固劑，一支礦用快速型MSK23/60，一支礦用超快型MSK23/35。

（3）頂板鋼帶及錨桿施工完后，在頂板施工兩排單錨索，第一排單錨索施工在第一排與第二排鋼帶之間，第二排錨索施工在第三排與第四排鋼帶之間，錨索采用長度為6.5 m、直徑為21.6 mm預應力鋼絞線，錨索間距為3.0 m，每根錨索配套使用三支錨固劑，兩支礦用快速型MSK23/60，一支礦用超快型MSK23/35。

（4）為了防止工作面在回撤支架期間支架前探梁處頂板出現(xiàn)壓力切割斷裂現(xiàn)象，在前探梁前方0.3 m處施工一排縱向錨索吊棚，吊棚長度為3.5 m，每架錨索吊棚采用三根長度為5.0 m錨索將其與頂板錨固，錨索吊棚與工作面平行布置。

（5）為提高回撤通道頂板穩(wěn)定性，在回撤通道頂板施工邁步式橫向錨索吊棚，錨索吊棚長度為3.5 m，吊棚垂直工作面布置，錨索吊棚間距為3.0 m，相鄰兩架錨索吊棚成邁步式布置，如圖1所示。

圖1 5207工作面回撤通道頂板聯(lián)合支護平面示意圖（mm）

2.2 回撤通道煤壁維護措施

對5207回撤通道煤壁采取“L型鋼帶+圓鋼托架”進行聯(lián)合維護。

（1）5207回撤通道煤壁采用的“L”型鋼帶長度為4.2m，短邊長度為1.2m，長邊長度為3.0m，鋼帶上焊制5個圓孔，圓孔孔徑為25mm，間距為0.9m，鋼帶間距為1.5m。

（2）“L”型鋼帶短邊采用長度為2.0 m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿與頂板錨固，頂板與煤壁之間施工一個角錨桿進行固定，鋼帶長邊采用三根錨桿與煤壁進行錨固，每根錨桿配套使用兩支錨固劑，一支礦用快速型MSK23/60，一支礦用超快型MSK23/35。

（3）為了提高相鄰兩根“L”型鋼帶之間聯(lián)鎖保護作用，鋼帶施工完后在相鄰兩根鋼帶長邊處施工兩根圓鋼托架，圓鋼托架成“×”字型布置；圓鋼托架長度為2.0 m，直徑為30 mm，圓鋼托架兩端各焊制一個直徑為25 mm圓孔，如圖2所示。

圖2 5207回撤通道煤壁支護平面示意圖（單位：mm）

3 實際效果

（1）5207回撤通道頂板采用“JW型鋼帶+錨索+錨索梁”聯(lián)合支護方式后，提高回撤通道頂板整體穩(wěn)定性，減少了頂板破碎、下沉現(xiàn)象，5207回撤通道形成且維護后，在頂板處共計安裝三個頂板離層儀，并安排專人對其進行五周觀察，發(fā)現(xiàn)回撤通道頂板維護后的第一周內頂板下沉量為0.12 m，第二周頂板下沉量為0.07 m，第三周至第五周頂板下沉量趨于穩(wěn)定，且在后期工作面搬家回撤過程中，回撤通道頂板未出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。

（2）5207回撤通道煤壁采用L型鋼帶，解決了頂板與煤壁之間三角煤柱難以預留的難題，減小了頂板空頂距，采用圓鋼托架對相鄰兩根鋼帶進行聯(lián)鎖保護，有效避免了煤壁大面積片幫現(xiàn)象。

（3）5207回撤通道頂板及煤壁采用聯(lián)合支護效果好，取消了單體支柱支護，降低了勞動強度，為工作面后期提供了足夠的設備搬家回撤空間。