頂板破碎工作面預(yù)掘回撤通道圍巖支護技術(shù)研究

裴 浩

（山西汾西正佳煤業(yè)有限責任公司， 山西 臨汾 041300）

引言

回撤通道是實現(xiàn)綜采回撤的通道，確?；爻吠ǖ绹鷰r穩(wěn)定是采面末采及設(shè)備回撤期間需要重點解決的問題[1-2]。預(yù)掘回撤通道雖然可提高綜采設(shè)備回撤效率，但是回撤通道會在采動壓力作用下出現(xiàn)較大變形，因此如何控制回撤通道圍巖變形是預(yù)掘回撤通道現(xiàn)場應(yīng)用時需重點解決的問題[3-5]。特別是預(yù)掘回撤通道頂板破碎時，頂板在采動壓力作用下下沉更為明顯。眾多的科研學者對預(yù)掘回撤通道圍巖支護技術(shù)展開研究，并提出錨網(wǎng)索、切頂卸壓、單體支護等多種支護方式，為預(yù)掘回撤通道頂板控制創(chuàng)造良好條件[6-7]。文中以山西某礦80505 綜采工作面為工程研究對象，針對預(yù)掘回撤通道頂板破碎問題，提出在常規(guī)錨索網(wǎng)支護基礎(chǔ)上，使用垛式液壓支架進行補強，以有效控制了破碎頂板下沉。

1 工程概況

山西某礦現(xiàn)階段主要5 號煤層，煤層頂板以砂質(zhì)泥巖為主，巖層裂隙發(fā)育且隨采隨垮。80505 綜采工作面開采5 號煤層，采面設(shè)計推進距離為2 690 m、斜長為279.6 m，回采范圍內(nèi)煤層厚度平均4.2 m、傾角6°，埋深360 m。采面圍巖控制使用的支架型號為ZY11000/25/50D, 額定工作阻力、初撐力分別為11 000 kN、7 912 kN，支撐程度介于2.5～5.0 m。采面機頭以及機尾分別布置3 臺、4 臺型號為ZTY11000/25/50D 掩護式液壓支架，端頭位置分別布置2 架型號為ZYG11000/25/50D 過渡支架。

為了提高采面綜采設(shè)備回撤效率，在采面距離停采線50 m 以外時即通過預(yù)掘回撤通道，采掘掘進至回撤通道位置即可實現(xiàn)綜采設(shè)備回撤。由于煤層頂板巖性以破碎泥巖為主，如何實現(xiàn)回撤通道巖層穩(wěn)定是需要考慮的現(xiàn)實問題。

2 回撤通道圍巖支護及采面末采采高控制技術(shù)

2.1 回撤通道圍巖補強加固

在采面與停采線相距50 m 以上時，采用綜掘機掘進回撤通道。巷道掘進期間采用錨網(wǎng)索支護方式。隨著采面與回撤通道間距不斷縮小，回撤通道受到采動動壓影響更為明顯，圍巖變形量較為嚴重。為此，提出使用垛式液壓支架對回撤通道進行補強加固。

回撤通道掘與采面相距30 m 時即采用0/25/50垛式液壓支架對回撤通道進行補強加固。垛式支架沿著回撤通道方向按照邁步式方式進行布置，沿著回撤通道掘進方向垛式支架間距為6.0 m；沿著斷面方向垛式支架間距為0.6 m，其中垛式支架與采面幫、停采煤柱幫間距分別控制為0.5 m、0.6 m。在采面回撤通道與回采巷道交叉位置，布置垛式支架對圍巖進行補強加固。具體采面回撤通道補強支護見圖1所示。

圖1 采面回撤通道補強支護示意圖

2.2 采面末采采高控制技術(shù)

在采面末采期間應(yīng)采取采高控制措施避免采面與回撤通道間出現(xiàn)錯臺，具體采用的采高控制措施為：

1）在采面與回撤通道間距30 m 以上時，對采面以及回撤通道高度每隔10 m 進行一次測量，并根據(jù)側(cè)量數(shù)據(jù)技術(shù)采用抬、臥刀方式調(diào)整采高。

2）在采面與回撤通道間距30 m 時，在回撤通道內(nèi)距離底板1.6 m 位置施工按照20 m 間距施工定向鉆孔，鉆孔孔深20 m。在鉆孔內(nèi)插入白色PVC 管用以指導采高控制。當采面回采揭露鉆孔后，可根據(jù)揭露鉆孔情況對采高以及底板標高進行調(diào)整。

3）采面回采期間周期來壓、超前支承壓力會降低采面以及回撤通道高度。為確保采面與回撤通道平穩(wěn)貫通，在采面末采期間應(yīng)確保采高在3.7 m 以上。

4）在采面與回撤通道間距50 m 時，即對礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進行分析，并根據(jù)礦壓分析結(jié)果采取等壓、讓壓措施，避免與回撤通道交匯時出現(xiàn)周期來壓。

3 回撤通道頂板下沉量分析

根據(jù)采面礦壓監(jiān)測結(jié)果，在80505 綜采工作面與回采通道相距12 m 時采用等壓措施。待頂板充分冒落、支架頂梁上掛網(wǎng)結(jié)束后，采面快速推進并與回撤通道貫通。通過采取讓壓措施可避免采面與回撤通道貫通時出現(xiàn)頂板來壓。

在回撤通道掘進完成以及垛施支架安裝完畢后，對垛式支架高度進行監(jiān)測，以便對圍巖控制效果以及采面末采期間采高控制提供指導。具體監(jiān)測期間獲取到的垛式支架高度下降監(jiān)測結(jié)果見圖2 所示。

圖2 垛式支架高度下降監(jiān)測結(jié)果

從圖中看出，采面與回撤通道相距12 m 以上時，回撤通道頂板幾乎無下沉。采面與回撤通道間距在12.0～4.0 m 時，回撤通道頂板開始逐漸下沉，下沉速度平均為80 mm/d；采面與回撤通道間距縮小至4.0～2.0 m 時，回撤通道下沉速度最大，此階段下沉速度平均為130 mm/d；采面與回撤通道間距在2.0～1.0 m 時，回撤通道頂板下沉量速度最大，平均為780 mm/d；采面與回撤通道間距在1.0～0 m 時，回撤通道頂板下沉速度有所減低，平均為550 mm/d。采面與回撤通道貫通后，回側(cè)通道頂板仍有一定下沉，但下沉量明顯降低。監(jiān)測期間回撤通道下沉量累積為400 mm。

從回撤通道垛式液壓支架下降高度監(jiān)測結(jié)果看出，文中所提回撤通道補強加固方式可滿足回撤通道破碎頂板控制需要，為后續(xù)綜采設(shè)備快速、安全回撤創(chuàng)造良好條件。

4 結(jié)論

采用垛式支架對回撤通道頂板進行補強加固；通過讓壓方式避免采面與回撤通道貫通期間出現(xiàn)頂板來壓?，F(xiàn)場應(yīng)用后，回撤通道頂板下沉量累積為400 mm，下沉量在穩(wěn)定范圍內(nèi)。通過垛式支架補強支護實現(xiàn)了回撤通道的安全使用，取得較好應(yīng)用效果。