綜放工作面兩巷超前支護(hù)技術(shù)改革

李旭陽， 白雪巖， 伊冠松

（鐵法煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司大平煤礦， 遼寧 調(diào)兵山 112700）

1 工作面概況

鐵法煤業(yè)集團(tuán)公司大平煤礦N1S1 工作面設(shè)計走向長度為1 240 m，工作面長度為227 m，該工作面回順不臨采空區(qū)，巷道變形不嚴(yán)重，該工作面有可采煤層2 層，其中一層煤厚度為8.69 m，二層煤厚度為3.86 m，累計可采厚度為12.55 m，煤層傾角為5°～8°，平均為7°，采用走向長壁式綜采放頂煤采煤法。工作面布置見圖1。

圖1 N1S1 工作面平面布置圖

該工作面回風(fēng)巷不臨采空區(qū)，巷道變形不嚴(yán)重，超前支護(hù)段壓力也較小，為降低工人勞動強度和生產(chǎn)成本，對回順超前支護(hù)進(jìn)行改革，即將回順超前支護(hù)原來習(xí)慣性的架設(shè)原木梯形棚的超前支護(hù)改造成在支架前摘底梁和上幫兩幫梁到支架尾梁處再回出頂梁和下幫兩幫梁的支護(hù)方式。

該工作面有1/3 位于三臺子水庫下。為了實現(xiàn)水下工作面的安全回采，鐵法煤業(yè)集團(tuán)公司和沈陽煤炭科學(xué)研究所對大平礦水庫下放頂煤開采進(jìn)行了研究，對大平礦回采工作面的“三帶”發(fā)育高度進(jìn)行了觀測，提出了《鐵煤集團(tuán)大平煤礦水庫下N1S1 試采工作面綜放開采安全可行性技術(shù)論證》，確定大平煤礦綜放開采覆巖導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育最大可采高度是采出煤層厚度的24.55 倍，N1S1 工作面可以進(jìn)行水庫下的綜放開采。為慎重起見，當(dāng)時確定只采一層煤，工作面的運輸巷和回風(fēng)巷沿一層煤底板布置。

該工作面于2019 年4 月初開始回采。開采之初工作面正處在水庫下，開采是沿一煤底板進(jìn)行，采高為8.69 m，在工作面回采期間繼續(xù)對“三帶”發(fā)育高度進(jìn)行研究，并確定當(dāng)工作面采出水庫下之后，即工作面回采至654 m 時，同時回采1、2 層煤，開采高度可以由8.69 m 提高到12.55 m。

但是工作面的運輸巷和回風(fēng)巷是沿著一層煤底板布置的，若要同時回采一、二層煤，回采工作面必須低于兩巷3.0 m 左右。因此，必須對兩巷超前支護(hù)進(jìn)行改革，兩順超前支護(hù)必須加高，運回順采取特殊的支護(hù)形式才能滿足需要。

2 兩巷超前支護(hù)技術(shù)

運輸巷和回風(fēng)巷的支護(hù)形式均為錨網(wǎng)、36U 鋼圓形金屬支架噴射混凝土支護(hù)，運輸巷直徑Φ4 600 mm，回風(fēng)巷直徑Φ4 400 mm。頂部以“4—5—4”的形式布置2.4 m 長等強錨桿護(hù)頂，然后架設(shè)36U 鋼圓形金屬支架外掛菱形金屬網(wǎng)、剎拌，并噴射混凝土支護(hù)，金屬支架間距600mm。兩巷支護(hù)形式見下頁圖2、圖3。

大平礦綜防工作面兩順超前支護(hù)原來均采用架設(shè)原木梁U 型鋼腿的梯形棚，如下頁圖4 所示。

1）N1S1 工作面兩巷不臨采空區(qū)，兩巷壓力小，回順巷道變形不嚴(yán)重，因運輸巷有轉(zhuǎn)載機和端頭架等大型設(shè)備，巷道斷面需要擴(kuò)大，運輸巷超前支護(hù)采取全部拆除原支護(hù)，重新架設(shè)梯形棚的方式，如圖4所示。

2）回風(fēng)巷無設(shè)備，回風(fēng)巷超前支護(hù)則采取拆除原支護(hù)的底梁和上幫兩個幫梁在頂梁靠上幫側(cè)打單體的支護(hù)方式，如圖5 所示。

圖2 運輸巷支護(hù)形式（單位：mm）

圖3 回風(fēng)巷支護(hù)形式（單位：mm）

圖4 運輸巷超前支護(hù)圖（單位：mm）

當(dāng)工作面采至654 m 時，實行1、2 層煤合采，兩巷掘進(jìn)時是沿一煤底板進(jìn)行的，運回順巷道底板比二煤底板高3.86 m，根據(jù)工作面低于兩巷的特點，回采時兩巷超前支護(hù)段底板需要全部降低。

圖5 回風(fēng)巷超前支護(hù)圖

運輸巷和回風(fēng)巷需要超前拉底。兩巷超前支護(hù)必須采取特殊的支護(hù)形式，運輸巷需要增加高度，并在支護(hù)頂板上打木垛，來降低超前支護(hù)底板?；仨槃t采取下幫梁上直接接腿并留有二部臺的方式。圖6是兩巷超前支護(hù)平面圖。

圖6 兩巷超前支護(hù)平面圖

3 運輸巷超前支護(hù)

超前拉底，拆除巷道原支護(hù)36U 鋼金屬支架的底梁，再拆除兩幫和頂部的棚梁，使原支護(hù)全部回出。

超前支護(hù)采用梯形棚。頂板架設(shè)圓木，兩幫架設(shè)36U 鋼棚腿，中間打2 排單體液壓支柱，形成“一梁四柱”。兩幫掛設(shè)菱形網(wǎng)，下幫側(cè)空幫處木拌剎嚴(yán)。頂板空頂處剎木拌接頂。單體液壓支柱間距2 200 m，頂板木梁規(guī)格為Φ200 mm×4 000 mm，36U 鋼棚腿長4 000 mm。成巷后巷道底寬5 200 mm，上寬3600 mm，凈高3 800 mm。梯形棚間距1 000 mm。運輸巷超前支護(hù)形式見圖7。

圖7 運輸巷超前支護(hù)圖（單位：mm）

4 回風(fēng)巷超前支護(hù)

超前拉底，在支架前超前2～3 架拆除巷道原支護(hù)36U 鋼金屬支架的底梁上幫的兩個幫梁和下幫棚梁，保留頂梁和下幫上幫梁，下幫側(cè)在原支護(hù)的上幫梁梁頭接36U 鋼棚腿，使用卡板連接。棚腿外掛設(shè)菱形網(wǎng)，空幫處木拌剎嚴(yán)。

拉底深度為2 200 m，行人出口寬度為700 mm，36U 鋼棚腿長為4 000 mm。成巷后巷道凈高為6 600 mm，凈寬為4 400 mm。底板與工作面前部運輸機底板一致，保證回采高度為2 700 mm。回風(fēng)巷超前支護(hù)形式見圖8。

5 支護(hù)效果

從2019 年4 月下旬開始至2020 年5 月下旬工作面回采結(jié)束?；仨樉筒捎么朔N支護(hù)，運順自2019年10 月開始對超前支護(hù)進(jìn)行改造，兩巷超前支護(hù)改造后取得了良好效果，保證了工作面的正?；夭?。

6 經(jīng)濟(jì)效益

采用該支護(hù)技術(shù)增加回采高度3.86 m，從654 m始至1 240 m 止，回采長度共586 m。N1S1 工作面增加原煤產(chǎn)量87.7 萬t，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益8 770 萬元，支護(hù)材料節(jié)省支護(hù)原木1550 根，資金141 萬元；節(jié)省菱形網(wǎng)2 480 片，資金59 萬元；節(jié)省梯形棚棚腿約250 套，資金17 萬元；節(jié)省單體租賃費3.2 萬元。合計8 990.2 萬元。

7 結(jié)語

圖8 回風(fēng)巷超前支護(hù)圖（單位：mm）

N1S1 工作面超前支護(hù)改革取得了成功，為今后大平礦超前支護(hù)開拓了新思路，選擇超前支護(hù)形式要因地制宜，要根據(jù)工作面的具體條件來考慮，正確選擇超前支護(hù)形式可以達(dá)到事半功倍的效果。