綜采工作面回撤通道圍巖控制技術(shù)應(yīng)用

王淑雷

（大同煤礦集團(tuán)朔煤小峪煤業(yè)有限公司，山西 朔州 038300）

1 概述

大同煤礦集團(tuán)朔煤小峪煤業(yè)有限公司8206工作面位于井田402盤(pán)區(qū)東翼，工作面北為8204工作面采空區(qū)，西部為402盤(pán)區(qū)輔助回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷，東部為礦界，與中能蘆子溝煤業(yè)公司相鄰，南部為2208巷。

8206工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為1680m，傾向長(zhǎng)度為180m。工作面回采煤層為3#煤層，平均厚度為3.5m，煤層無(wú)偽頂，直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為2.4m，基本頂主要以砂巖為主，平均厚度為6.7m。8206工作面采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)施工工藝，截至2018年7月21日，工作面已回采1675m（距停采線5.0m），工作面停止回采，開(kāi)始施工工作面回撤通道。

8206工作面回撤通道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為寬×高=3.5×3.5m，初步設(shè)計(jì)方案中回撤通道頂板、煤壁均采用單錨桿支護(hù)，頂板錨桿長(zhǎng)度為2.5m，直徑為22mm，錨桿間距為1.0m，排距為1.5m，共計(jì)施工三排；煤壁錨桿長(zhǎng)度為2.0m，直徑為22mm，錨桿間距為1.2m，排距為1.0m共計(jì)施工兩排。

2 回撤通道施工工藝及施工技術(shù)難題

2.1 回撤通道施工工藝

（1）8206工作面回撤通道采用采煤機(jī)進(jìn)行施工。當(dāng)工作面回采至1672m（距停采線8.0m）處，對(duì)工作面頂板開(kāi)始施工第一排工字鋼梁吊棚并鋪設(shè)金屬網(wǎng)。工字鋼梁吊棚長(zhǎng)度為3.5m，采用兩根錨索起吊。當(dāng)工作面回采至1674m處時(shí)對(duì)頂板施工第二排工字鋼吊棚，當(dāng)工作面回采至距停采線3.5m處時(shí)在支架前探梁前方施工第三排工字鋼吊棚，且相鄰兩排工字鋼吊棚邁步式布置。如圖1所示。

（2）當(dāng)工作面回采至1676.5m（距停采線3.5m）處，工作面停止移架，及時(shí)調(diào)整工作面?zhèn)涡?。工作面調(diào)斜后采用采煤機(jī)從機(jī)頭處上行割煤，割煤深度為0.5m。上行割煤50m后采煤機(jī)下行掃煤，當(dāng)工作面端面空頂寬度達(dá)1.0m時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行維護(hù)。

（3）當(dāng)采煤機(jī)割煤至1680m處時(shí)，工作面回撤通道施工到位，在機(jī)頭處施工一條采煤機(jī)拆卸硐室，硐室長(zhǎng)度為25m，寬度為1.0m。采煤機(jī)拆卸硐室完成后及時(shí)對(duì)煤壁進(jìn)行維護(hù)。

2.2 回撤通道施工技術(shù)難題

地測(cè)資料顯示，在工作面72m處存在一條F6正斷層，斷層落差為4.5m，傾角為52°。受F6斷層、回撤施工以及鄰近8204采空區(qū)等影響，8206工作面回采至1670m處，工作面頂板受集中應(yīng)力影響破壞現(xiàn)象嚴(yán)重，局部出現(xiàn)破碎、冒落現(xiàn)象。液壓支架在應(yīng)力集中區(qū)的支護(hù)效果差，支撐力、工作阻力不足，出現(xiàn)多次倒架、傾架事故。

受超前應(yīng)力作用，工作面回采后煤壁出現(xiàn)嚴(yán)重剪切破壞，煤壁出現(xiàn)大面積片幫現(xiàn)象，最大片幫距達(dá)1.8m，導(dǎo)致工作面端面距增加，斷面頂板維護(hù)難度大。

3 回撤通道頂板聯(lián)合維護(hù)措施

為了提高8206工作面回撤通道圍巖穩(wěn)定性，保證回撤通道施工安全，決定在回撤通道施工期間，對(duì)其頂板及煤壁采取聯(lián)合控制措施。

3.1 回撤通道頂板控制措施

3.1.1 JW型鋼帶支護(hù)

（1）工作面液壓支架停止移架后，回撤通道施工期間對(duì)頂板采取JW型鋼帶及大錨桿聯(lián)合支護(hù)。JW型鋼帶長(zhǎng)度為4.8m，寬度為0.28m，每根鋼帶上均勻焊制5個(gè)孔徑為30mm圓孔，孔間距為1.0m。

（2）第一排JW型鋼帶施工在距液壓支架前探梁1.0m處，鋼帶平行布置在工作面頂板上，每根鋼帶采用5根長(zhǎng)度為3.0m、直徑為22mm左旋無(wú)縱筋大錨桿進(jìn)行錨固。

（3）JW型鋼帶排距為1.0m，回撤通道頂板共計(jì)施工3排鋼帶，拆卸硐室頂板施工一排，相鄰兩根鋼帶疊加布置，相鄰兩排鋼帶交錯(cuò)布置，交錯(cuò)距離為0.55m。如圖1所示。

3.1.2 縱向恒阻錨索吊棚施工

8206工作面回撤通道頂板JW型鋼帶施工完后，為了進(jìn)一步提高頂板穩(wěn)定性，決定對(duì)通道頂板施工縱向邁步式恒阻錨索吊棚。

（1）恒阻錨索吊棚主要由一根長(zhǎng)度為2.5m、寬度為0.25m槽鋼，以及兩根長(zhǎng)度為7m、直徑21.8mm恒阻錨索組成。錨索抗拉強(qiáng)度為1860MPa，破斷力為583kN，預(yù)緊力為350kN，錨固力為520kN。槽鋼上焊制兩個(gè)直徑為30mm圓孔，孔間距為1.8m。

（2）槽鋼與回撤通道垂直布置，槽鋼采用兩根恒阻錨索及鎖具進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊后保證槽鋼平面與頂板接觸嚴(yán)實(shí)，相鄰兩根槽鋼間距為3.0m，且成邁步式布置。

3.1.3 支設(shè)單體柱

為了防止工作面煤壁支撐力低，導(dǎo)致煤壁處頂板出現(xiàn)下沉、斷裂現(xiàn)象，決定對(duì)回撤通道支設(shè)一排單體液壓支柱。

（1）單體支柱采用“一梁三柱”支護(hù)形式，即三根單體支柱頂端支設(shè)一根長(zhǎng)度為2.5m槽鋼，單體柱間距為1.0m，單體柱支設(shè)在距煤壁0.5m處，相鄰兩組單體柱間距為1.0m。

（2）單體柱必須按中線進(jìn)行支設(shè)，保證單體柱位于同一條直線上，同一組單體柱之間采用連接桿進(jìn)行固定。支柱支設(shè)后應(yīng)定期對(duì)柱體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)卸壓、變形現(xiàn)象時(shí)必須及時(shí)更換。

圖1 8206工作面回撤通道頂板支護(hù)平面示意圖

3.2 回撤通道煤壁控制措施

3.2.1 注漿支護(hù)

（1）為了提高回撤通道煤壁穩(wěn)定性，加強(qiáng)煤壁破碎煤體間膠結(jié)能力，降低煤壁片幫現(xiàn)象，決定對(duì)工作面煤壁進(jìn)行注漿施工。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察，煤壁受壓片幫位置位于頂板往下1.5m范圍內(nèi)，所以控制煤壁片幫的關(guān)鍵是對(duì)該區(qū)域進(jìn)行加固。

（2）回撤通道煤壁共計(jì)施工一排注漿鉆孔，鉆孔與頂板間距為1.5m，鉆孔間距為3.0m，直徑為40mm，仰角為45°，深度為5.0m。鉆孔施工后，采用高壓注漿泵對(duì)鉆孔內(nèi)注入聚氨酯粘合劑，注漿壓力為1.2MPa。

3.2.2 邁步式桁架錨桿支護(hù)

（1）注漿完成后，對(duì)煤壁施工三排單錨桿，錨桿采用長(zhǎng)度為2.0m、直徑為22mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿外露端采用一根長(zhǎng)度為0.45m、寬度為0.25m“W”型鋼帶及螺母進(jìn)行預(yù)緊，錨桿間距為1.0m，排距為1.3m。

（2）所有錨桿施工完后，為了降低超前應(yīng)力對(duì)煤壁水平張拉破壞作用，決定對(duì)煤壁錨桿安裝桁架圓鋼拉桿及雙向張拉器，實(shí)現(xiàn)桁架錨桿支護(hù)作用。每組桁架錨桿支護(hù)安裝兩根桁架拉桿，拉桿長(zhǎng)度為0.6m，直徑為20mm，雙向張拉器長(zhǎng)度為0.4m，最大張拉力為200kN，最大張拉行程為0.3m。

（3）同一排錨桿每?jī)筛^桿安裝一對(duì)圓鋼拉桿，相鄰兩排桁架錨桿支護(hù)成邁步式布置，如圖2所示。

圖2 8206工作面回撤通道煤壁支護(hù)平面示意圖

4 應(yīng)用效果

截至2018年7月21日，8206工作面回撤通道已施工完成，回撤通道施工期間頂板及煤壁采取合理有效的聯(lián)合支護(hù)措施，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用及后期30d觀察發(fā)現(xiàn)：

（1）回撤通道頂板采取“JW型鋼帶+縱向恒阻錨索吊棚+支設(shè)單體柱”聯(lián)合支護(hù)措施后，控制了頂板破碎、冒落現(xiàn)象，頂板最大下沉量為0.13m，在正常圍巖變形范圍內(nèi)，提高了頂板穩(wěn)定性，保證了后期工作面搬家回撤施工安全。

（2）對(duì)煤壁采取“注漿支護(hù)+邁步式桁架錨桿支護(hù)”聯(lián)合支護(hù)措施后，降低了超前應(yīng)力對(duì)煤壁破壞作用，煤壁片幫距控制在0.5m以下，防止了因煤壁片幫導(dǎo)致回撤通道頂板空頂距加大發(fā)生頂板垮落事故。