綜采工作面收尾通道支護優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用

成斐斐

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司運銷分公司，山西 呂梁 033100）

1 概 述

霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦302工作面位于井田830水平，工作面東為井田邊界，西為830南翼系統(tǒng)大巷，南為304工作面（未采），北為210工作面采空區(qū)；工作面回采煤層為9#煤層，平均厚度為3.1m。

302工作面設(shè)計走向長度為1875m，傾向長度為220m，截止2018年6月302工作面已回采結(jié)束，為了便于工作面設(shè)備搬家回撤，需在工作面施工一條收尾通道，通道設(shè)計斷面規(guī)格為寬×高=3.5×3.0,其中基本頂主要為炭質(zhì)泥巖，平均厚度為1.5m，基本頂為砂巖，平均厚度為11.4m。

初步設(shè)計中，302收尾通道頂板采用液壓支架上方鋪設(shè)塑編網(wǎng)、半圓木以及π型梁進行支護，煤壁采用支設(shè)貼幫柱進行支護；收尾擴通道時，使用采煤機分段往返割煤，重復(fù)升降架上梁、竄梁，直到通道寬度達到3.5m后，在煤壁側(cè)π型梁下支設(shè)單體柱。采用該種方式支護，工序較為復(fù)雜，分段擴通道時，空頂面積大，空頂時間長，不僅抬運單體柱、π型梁等支護材料勞動強度大，并且頻繁升降支架，易造成頂板離層松動，給安全生產(chǎn)帶來了更多的不安全因素。為了簡化擴通道支護工序，降低施工人員勞動強度，小峪煤礦通過技術(shù)研究，對302收尾通道原支護設(shè)計進行優(yōu)化。

2 302工作面收尾通道支護優(yōu)化設(shè)計

2.1 收尾通道頂板支護優(yōu)化

為了防止一次性形成收尾通道，造成頂板空頂面積大，導(dǎo)致頂板破碎、冒落現(xiàn)象，決定采用采煤機分次分段割煤，單刀割煤深度為0.75m，采煤機割煤50m后，對已擴通道部分頂板采取“JW型鋼帶+組合錨索+錨索吊棚”聯(lián)合支護。

（1）錨索吊棚支護：302工作面收尾通道頂板施工一排走向錨索吊棚，錨索吊棚主要由一根11#工字鋼梁及兩根錨索組成，工字鋼梁長度為3.2m，寬度為110mm，鋼梁上焊制兩個直徑為35mm圓孔，孔間距為1.75m；錨索長度為8.0m，直徑為17.8mm，吊棚施工在支架頂梁前方0.15m處，每兩個支架前方施工一架錨索吊棚。

（2）JW型鋼帶支護：302收尾通道頂板共計布置三排“JW”型鋼帶，鋼帶規(guī)格為長×寬×厚=4.8×0.28×0.004m，鋼帶采用錨桿進行固定，每根鋼帶5根左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿長度為2.5m，直徑為22mm；JW型鋼帶與頂梁平行布置，允許偏角為±2°，鋼帶排距為1.0m，為了提高鋼帶間聯(lián)鎖保護作用，同一排相鄰兩根鋼帶疊加布置，相鄰兩排鋼帶臺階式布置，如圖1所示。

圖1 302工作面收尾通道聯(lián)合支護平面示意圖

（1）組合錨索支護：收尾通道共計施工一排組合錨索，且施工在第二排與第三排鋼帶中間，如圖2所示，組合錨索主要由一塊鋼托板及三根恒阻錨索組成，托板規(guī)格為長×寬=0.4×0.4m，托板上焊制三個圓孔，恒阻錨索長度為8.0m，直徑為21.6mm，組合錨索間距為3.0m。

圖2 302工作面收尾通道聯(lián)合支護斷面示意圖

2.2 收尾通道煤壁支護

為了防止煤壁片幫，提高煤壁穩(wěn)定性，決定對煤壁施工“邁步式”桁架錨索支護。

（1）收尾通道煤壁共計施工3排桁架錨索支護，錨索采用長度為3.0m，直徑為17.8mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，第一排單錨索施工在距頂板0.5m，錨索垂直煤壁布置，錨索外露長度控制在0.2m以內(nèi)，在相鄰兩根錨索之間安裝兩根長度為0.8m，直徑為20mm圓鋼托桿，并采用雙向張拉器進行預(yù)緊，保證托桿與煤壁接觸嚴實。

桁架錨索間距為1.5m，排距為1.0m。

（2）為了提高桁架支護效果，煤壁三排桁架支護采取“邁步式”布置，即第二排單錨索在水平方向上滯后第一排0.75m布置，第三排與第一排布置方式相同。

2.3 優(yōu)化后支護優(yōu)點

1）簡化了原有擴通道支護工序，減少單體柱、木料、π型梁的使用數(shù)量，降低擴通道期間物料運送勞動強度。

2）優(yōu)化設(shè)計后302工作面收尾通道頂板支護由原被動支護變?yōu)橹鲃又ёo，提高了支護性能，同時實現(xiàn)了擴通道期間頂板及時支護，解決了原施工工藝中一次性形成收尾通道時空頂面積大的技術(shù)難題，縮短了收尾通道空頂時間，防止了頂板離層、下沉現(xiàn)象；同時煤壁采用邁步式錨索支護，支護強度增大，防止煤壁貼幫柱改柱時，煤壁片幫，減小通道有效斷面，防止了煤壁皮幫造成頂板空頂距加大。

3）通道支護一次成型，與傳統(tǒng)支護相比，降低了后期維護工作量及支護費用投入，如單體柱循環(huán)注液、更換漏液單體柱、整改退山及憋幫單體柱等工作。

4）收尾通道采取聯(lián)合支護后，增加了工作面設(shè)備回撤時利用空間，如支架調(diào)架作業(yè)等；同時可在端頭處安裝三臺掩護式支架支護迎頭頂板，提高了頂板支護強度，保證了設(shè)備回撤安全。

5）針對采煤工作面儲量小的煤礦，設(shè)備拆安頻繁的特點，該收尾通道聯(lián)合支護技術(shù)為提高綜采工作面拆除工效提供了一種有效的方法和思路，為礦井采掘正常接替奠定了良好基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司針對采工作面收尾通道傳統(tǒng)支護設(shè)計時，支護強度、空頂面積大、勞動強度大等難題，通過技術(shù)研究對傳統(tǒng)支護設(shè)計進行優(yōu)化，提出了“JW型鋼帶+組合錨索+錨索吊棚”頂板聯(lián)合支護設(shè)計，以及巷幫“邁步式”單錨索支護設(shè)計，并在302工作面收尾通道中進行應(yīng)用，通過應(yīng)用效果來看，該聯(lián)合支護提高了頂板穩(wěn)定性，工作面在后期回撤期間未出現(xiàn)頂板破碎、冒落現(xiàn)象，加快了工作面回撤速度，與傳統(tǒng)支護設(shè)計相比，可縮短回撤周期達7d，降低勞動成本費用達3.5萬元，取得了顯著經(jīng)濟、安全效益。