綜采工作面收尾通道施工工藝及支護(hù)技術(shù)

楊欣圖

（大同煤礦集團(tuán)北辛窯煤業(yè)有限公司， 山西 忻州 036702）

引言

為了保證綜采工作面回采結(jié)束后工作面內(nèi)機(jī)電設(shè)備安全快速回撤，綜采工作面回采至停采線時(shí)需施工回撤通道，并對(duì)通道圍巖采取有效支護(hù)措施；但是在復(fù)雜的地質(zhì)條件以及不穩(wěn)定煤巖層中進(jìn)行回撤通道施工及維護(hù)難度大、施工周期慢[1]，不僅影響著工作面快速回撤，而且在工作面回撤很容易發(fā)生頂板漏頂、煤壁大面積片幫等事故；所以對(duì)于不穩(wěn)定圍巖采取安全快速的回撤通道施工工藝以及圍巖支護(hù)措施，對(duì)工作面后期安全快速回撤具有重要意義。

1 北辛窯煤業(yè)公司2號(hào)煤層8102工作面概況

大同煤礦集團(tuán)北辛窯煤業(yè)有限公司2號(hào)煤層8102工作面位于井田11采區(qū)，工作面走向長度為854 m，傾向長度為161 m，工作面回采煤層為2號(hào)層，平均厚度為5.92 m，工作面采用低位放頂煤回采工藝。

截止目前8102工作面已回采至654 m，距停采線間距為120 m；根據(jù)8101工作面停采施工發(fā)現(xiàn)，工作面施工至距停采線300 m處時(shí)，在停采位置施工一條回撤通道，回撤通道采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，回撤通道施工長度為161 m，寬度為4.0 m，高度為3.5 m，回撤通道施工完后，在通道頂板采用單錨桿、木柱、單體支護(hù)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，對(duì)巷幫采用掛網(wǎng)及單體柱進(jìn)行支護(hù)；工作面回采到位后直接與回撤通貫通施工。

2 8102工作面?zhèn)鹘y(tǒng)停采施工主要存在技術(shù)難題

1）回撤通道施工周期長。傳統(tǒng)回撤通道施工時(shí)在工作面回采到位前提前施工回撤通道，主要采用掘進(jìn)機(jī)或爆破施工工藝，在進(jìn)行回撤通道施工時(shí)工作面必須停止生產(chǎn)，回撤通道施工周期為45 d，不僅增加了巷道掘進(jìn)工程量，而且嚴(yán)重影響著工作面回采效率[2]。

2）增加了機(jī)電設(shè)備數(shù)量?；爻吠ǖ啦捎镁蜻M(jìn)機(jī)施工，在回撤通道施工期間在工作面需安裝局部通風(fēng)機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、隔爆開關(guān)、帶式輸送機(jī)等增加了工作面設(shè)備安裝數(shù)量，設(shè)備安裝、拆卸周期長。

3）回撤通道維護(hù)效果差。8101工作面回撤通采用“單錨桿+木柱+單體液壓支柱”進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，若提前施工回撤通道隨著工作面推進(jìn)，當(dāng)工作面回撤至距回撤通道20 m處時(shí)，回撤通道位于超前應(yīng)力區(qū)內(nèi)，造成通道空巷成為卸壓空間，導(dǎo)致通道圍巖破壞嚴(yán)重[3]。

4）貫通施工難度大。提前施工回撤通道后工作面需與回撤通道進(jìn)行貫通施工，傳統(tǒng)采用采煤機(jī)割煤貫通方式，采煤機(jī)割煤進(jìn)度控制難度大，在貫通前5.0 m時(shí)工作面與回撤通道之間煤柱開始出現(xiàn)局部片幫現(xiàn)象，隨著工作面不斷推進(jìn)，煤柱出現(xiàn)垮落現(xiàn)象，造成回撤通道位于采空區(qū)側(cè)頂板下沉、破碎等失穩(wěn)現(xiàn)象。

3 回撤通道施工工藝優(yōu)化

為了解決傳統(tǒng)回撤通道施工時(shí)周期長、設(shè)備數(shù)量多、維護(hù)難度大等技術(shù)難題，北辛窯煤業(yè)有限公司決定對(duì)8102工作面回撤通道施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，采用采煤機(jī)進(jìn)行回撤通道施工且與工作面回采同步進(jìn)行。

1）8102工作面回采至800 m處（距停采線4.0 m）時(shí)停止回采，并對(duì)工作面進(jìn)行偽斜調(diào)整，保證工作面頭尾順槽與工作面垂直，允許偽斜角度為3°。

2）工作面?zhèn)涡闭{(diào)整后采煤機(jī)從機(jī)頭斜切進(jìn)刀進(jìn)行割煤，單刀割煤進(jìn)度為0.5 m，采煤機(jī)割煤長度達(dá)50 m時(shí)及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行維護(hù)，并清理機(jī)道處浮煤，保證機(jī)道平整。

3）當(dāng)?shù)谝坏陡蠲和瓿汕翼敯寰S護(hù)后，液壓支架停止前移采用支架推移桿將刮板輸送機(jī)前移一個(gè)割煤步距，然后進(jìn)行第二刀割煤工序且與第一刀相同，當(dāng)液壓支架推移桿最大伸縮長度無法實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)前移時(shí)，可在推移桿與刮板輸送機(jī)之間采用工字鋼梁進(jìn)行輔助推移[4]。

4）當(dāng)采煤機(jī)割煤八刀完成后回撤通道施工完成，回撤通道寬度為4.0 m，及時(shí)對(duì)通道煤壁進(jìn)行維護(hù)；回撤通道維護(hù)后在尾部施工一個(gè)采煤機(jī)拆裝硐室，硐室長度為25 m，深度為1.0 m。

4 回撤通道維護(hù)技術(shù)

4.1 錨索梁施工

1）液壓支架停止移架且采煤機(jī)第一刀割煤完成后，在支架護(hù)幫板前方0.2 m處施工一排錨索吊棚，吊棚與支架護(hù)幫板平行布置，每架吊棚長度為3.0 m，吊棚主要采用兩根錨索吊裝。

2）防止撤架時(shí)支架對(duì)鎖具拉拽作用，每架吊棚錨索施工在相鄰兩架支架中間，錨索吊棚施工完后采用打壓千斤對(duì)吊棚鎖具進(jìn)行施壓，保證鋼梁與頂板接觸嚴(yán)實(shí)。

4.2 JW型鋼帶施工

1）當(dāng)工作面錨索吊棚施工完后，在吊棚前方0.85 m處施工第一排JW型疊加鋼帶，整個(gè)回撤通道頂板共計(jì)施工4排鋼帶。

2）每根JW型鋼帶長度為4.8 m，鋼帶上均勻布置5根長度為2.5 m螺紋鋼錨桿；相鄰兩根鋼帶收尾兩根錨桿疊加布置[5]，如圖1所示。

3）所有鋼帶與錨索吊棚平行布置，施工JW型鋼帶時(shí)在在其上方鋪設(shè)金屬網(wǎng)，防止頂板碎石掉落，每卷金屬網(wǎng)長度為6.0 m寬度為2.0 m。

4.3 恒阻錨索施工

1）頂板4排JW型鋼帶施工完后，在相鄰兩排鋼帶之間施工一排恒阻錨索，恒阻錨索長度為8.0 m，直徑為21.6 mm，錨索外露端安裝一塊長度及寬度為0.3 m鋼方墊。

2）恒阻錨索間距為3.0 m，排距為1.0 m，回撤通道頂板共計(jì)施工三排恒阻錨索，相鄰兩排恒阻錨索交錯(cuò)布置，交錯(cuò)距離為1.5 m，三排錨索成“二·一·二”五花型布置。

4.4 煤壁單錨桿支護(hù)

1）回撤通道頂板維護(hù)后，將頂板網(wǎng)延伸至工作面煤壁，并對(duì)煤壁施工三排單錨桿支護(hù)，第一排錨桿距頂板間距為0.5 m，相鄰兩排單錨桿間距為1.2 m。

2）煤壁錨桿長度為2.0 m，錨桿外露端主要采用一根長度為0.45 m鋼帶進(jìn)行預(yù)緊，同一排錨桿間距為1.3 m。

圖1 8102工作面回撤通道支護(hù)平面示意圖（mm）

5 優(yōu)化效果

1）縮短了回撤通道施工周期?；爻吠ǖ朗┕すに噧?yōu)化后，無需提前施工回撤通道，工作邊回采期間即可采用采煤機(jī)進(jìn)行回撤通道施工，對(duì)工作面回采影響小，縮短了回撤通道施工周期。

2）降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。優(yōu)化后回撤通道主要采用錨網(wǎng)索進(jìn)行維護(hù)，簡化了原有擴(kuò)通道支護(hù)工序，減少單體柱、木料、π型梁的使用數(shù)量，降低職工擴(kuò)通道期間扛運(yùn)物料的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3）減少了設(shè)備投入數(shù)量。優(yōu)化后回撤通道主要采用采煤機(jī)施工，回撤通道煤矸通過原工作面帶式輸送機(jī)即可運(yùn)出，與傳統(tǒng)回撤工藝相比，大大減少了機(jī)電設(shè)備數(shù)量，主要包括著局部通風(fēng)機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、隔爆開關(guān)等。

4）提高回撤通道圍巖穩(wěn)定性。優(yōu)化后回撤通道主要采用錨桿、JW型鋼帶、恒阻錨索聯(lián)合支護(hù)，將傳統(tǒng)回撤通道“單體柱+π型梁”被動(dòng)支護(hù)變?yōu)橹鲃?dòng)支護(hù)，提高了頂板支護(hù)效果；同時(shí)優(yōu)化后回撤通道頂板最大空頂距控制在1.0 m以內(nèi)，縮短了空頂時(shí)間，有效控制頂板離層；另外煤幫支護(hù)變木錨桿支護(hù)為鐵錨桿（修復(fù)）支護(hù)，支護(hù)強(qiáng)度增大，防止煤壁貼幫柱改柱時(shí)煤壁片幫事故發(fā)生。