綜采工作面大斷面回撤通道支護(hù)設(shè)計(jì)

丁 峰，黨 其

（1.晉能控股煤業(yè)集團(tuán)王家?guī)X煤礦，山西 忻州 036600；2.山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)設(shè)計(jì)院研究有限公司，山西 太原 030000）

1 王家?guī)X煤礦18104 工作面概述

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)王家?guī)X煤礦18104 工作面回撤通道沿4 號(hào)煤層底板掘進(jìn)，全煤厚為7.01～7.24 m，凈煤厚為5.51～6.29 m，全煤平均厚度為5.7 m，煤層中含2～3 層穩(wěn)定夾矸，多為炭質(zhì)泥巖及砂質(zhì)泥巖，傾角4°～9°，掘進(jìn)段破底0.2～0.5 m，為高嶺質(zhì)泥巖和泥巖，煤層局部裂隙發(fā)育，裂隙基本延南北展布。煤層頂?shù)装迩闆r：老頂，巖性主要為粗砂巖、含礫粗砂巖，局部為中細(xì)砂巖，中厚-厚層狀，水平層理，交錯(cuò)層理發(fā)育，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，分布穩(wěn)定，厚度為2.5～9.75 m；直接頂，巖性主要為炭質(zhì)、砂質(zhì)泥巖及薄煤層互層，沿層面微細(xì)軟弱面較為發(fā)育，頂板穩(wěn)定性較差，厚度為0.6～3.5 m；偽頂，巖性主要為炭質(zhì)泥巖，薄層狀，水平層理，厚度為0.1～0.2 m；直接底，巖性主要為砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖，厚度為0.53～1.2 m。

18104 工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為1 450 m，傾向長(zhǎng)度為300 m，工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，截止目前工作面已回采至1 380 m，掘停采線15 m；為了便于工作面設(shè)備后期安全快速回撤，決定在停采線處施工一條回撤通道，設(shè)計(jì)回撤通道長(zhǎng)度為300 m，寬度為5.0 m，高度為4.0 m。

2 回撤通道施工方案確定

2.1 原回撤通道施工方案

18104 工作面回撤通道初步設(shè)計(jì)采用提前對(duì)回撤通道進(jìn)行施工；當(dāng)18104 工作面回采至距停采線20 m 處工作面停止回采，在停采線前方5.0 m 處采用爆破的方式進(jìn)行回撤通道施工，回撤通道施工期間在運(yùn)輸順槽帶式輸送機(jī)上方安裝一部P-60B 型隔爆耙?guī)r機(jī)進(jìn)行出煤，當(dāng)回撤通道施工長(zhǎng)度達(dá)30 m時(shí)在回撤通道內(nèi)安裝一部40T 刮板輸送機(jī)聯(lián)合耙?guī)r機(jī)出煤；回撤通道施工期間對(duì)頂板及工作面?zhèn)让罕诩皶r(shí)采用金屬錨桿（索）進(jìn)行支護(hù)，對(duì)古塘側(cè)煤壁采用玻璃鋼錨桿支護(hù)；回撤通道施工完后工作面繼續(xù)回采，當(dāng)工作面回撤通道時(shí)及時(shí)與工作面貫通即可。

2.2 主要存在的問題

1）對(duì)工作面回采影響大：提前施工回撤通道時(shí)，工作面受掘進(jìn)影響必須停止回撤，而且采用爆破施工時(shí)，受爆破震動(dòng)影響，工作面頂板影響大，很容易出現(xiàn)端面破碎、煤壁片幫現(xiàn)象。

2）施工工序復(fù)雜：提前施工回撤通道時(shí)需安裝耙?guī)r機(jī)、刮板輸送機(jī)，工作面內(nèi)安裝機(jī)械設(shè)備數(shù)量多，而且施工工序復(fù)雜，回撤通道整體施工周期長(zhǎng)。

3）支護(hù)成本費(fèi)用高：回撤通道提前施工時(shí)需對(duì)回撤通道兩幫及頂板及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，而工作面回采與回撤通道貫通后，采空區(qū)側(cè)煤幫支護(hù)無法回收，導(dǎo)致通道支護(hù)成本費(fèi)用高。

4）采動(dòng)影響嚴(yán)重：回撤通道施工完后工作面在回采過程中，通道內(nèi)圍巖受工作面超前應(yīng)力影響大，當(dāng)工作面回采至距回撤通道5～10 m 時(shí)回撤通道圍巖變形嚴(yán)重，伴隨著頂板及煤壁冒漏、片幫現(xiàn)象，需對(duì)回撤通道二次維護(hù)；同時(shí)工作面與回撤通道貫通期間頂板承載強(qiáng)度降低，很容易發(fā)生頂板垮落事故。

2.3 回撤通道施工方案確定

為了提高工作面回采效率，縮短回撤通道施工周期，決定采用采煤機(jī)直接施工回撤通道，具體施工方法如下：

1）工作面回采至掘停采線5.0 m 處及時(shí)調(diào)整工作面?zhèn)涡?，并將工作面機(jī)道處浮煤運(yùn)輸干凈，將工作面液壓支架移架到位。

2）將采煤機(jī)移至端頭，然后從端頭斜切進(jìn)刀割煤，割煤深度為0.5 m，當(dāng)采煤機(jī)割煤長(zhǎng)度為50 m后及時(shí)停止割煤，對(duì)工作面頂板進(jìn)行支護(hù)；支護(hù)后采用超前分段移架及時(shí)對(duì)頂板及煤壁進(jìn)行支護(hù)。

3）待頂板支護(hù)后采煤機(jī)繼續(xù)割煤，以此類推直至工作面第一刀割煤完成；第二道割煤工序與第一刀相同，直至工作面回撤通道寬度達(dá)5.0 m 后及時(shí)對(duì)煤壁進(jìn)行支護(hù)，整個(gè)回撤通道施工完成。

3 回撤通道支護(hù)設(shè)計(jì)

通過技術(shù)研究決定對(duì)18104 工作面回撤通道采用“錨桿+錨索+鋼筋焊結(jié)網(wǎng)+鐵絲網(wǎng)+W 鋼帶”聯(lián)合支護(hù)設(shè)計(jì)[1-3]。

1）頂板錨桿采用左旋螺紋鋼（25MnSi），Ф22 mm×2 400 mm，頂錨桿鉆孔深度2.35 m，外露50 mm，排距1.3 m，間距1.0 m；采用規(guī)格為BHW-280-4-4800，寬度280 mm，厚度4 mm，長(zhǎng)度4.8 mW 型鋼帶，并與頂、幫錨桿配套使用。錨桿托盤厚度為10 mm 穹形錨桿托盤，規(guī)格為150 mm×150 mm×10 mm。

2）幫錨桿鉆長(zhǎng)度為2.0 m，排間距為1.0 m，每排4 根錨桿，上幫錨桿距離頂板300 mm，幫錨桿向頂?shù)装鍍A斜約20°；同時(shí)在工作面?zhèn)让罕谏喜贾? 排錨索，錨索排距2.0 m，縱向布置，垂直巷幫，上部距頂板1.5 m，幫錨索長(zhǎng)度為4.3 m，直徑為17.8 mm。

3）頂錨索采用19 股鋼絞線，Ф21.8 mm×8300mm，鉆孔深度8.3 m，外露長(zhǎng)度為150～250 mm；頂板共計(jì)布置三排錨索，錨索排距為2.0 m，間距為3.0 m，垂直頂板布置；采用鋼托板與頂錨索配套使用，如圖1 所示。

圖1 18104 回撤通道聯(lián)合支護(hù)剖面示意圖（未標(biāo)單位：mm）

4）頂板及幫鋪設(shè)雙層網(wǎng)，內(nèi)層用8 號(hào)鐵絲編織的菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔尺寸50 mm×50 mm；外層用Ф6.0 mm 鋼筋焊接，網(wǎng)孔尺寸為100 mm×100 mm 的矩形網(wǎng)。網(wǎng)片搭接采用“半網(wǎng)魚鱗”式，用16 號(hào)雙股鉛絲聯(lián)接，每隔200 mm 聯(lián)網(wǎng)一道。

5）頂板每根錨桿及錨索采用K2360 和Z2360錨固劑各一支，安裝錨固劑時(shí)，K2360 在前，Z2360在后；錨桿設(shè)計(jì)錨固力150 kN，預(yù)緊扭矩不低于250 N·m；錨索設(shè)計(jì)張拉力不低于250 kN。

4 結(jié)語

截止2021 年3 月12 日18104 工作面回撤通道已施工完成，通過對(duì)回撤通道施工工藝進(jìn)行優(yōu)化后，通過實(shí)際應(yīng)用效果來看，采取采煤機(jī)施工回撤通道的方法相比傳統(tǒng)提前施工回撤通道方法，施工周期縮短了6.5 d，支護(hù)成本費(fèi)用減少12.8 萬元，實(shí)現(xiàn)了工作面回采與回撤通道同步施工，保證了施工安全，回撤通道施工期間未出現(xiàn)頂板破碎、煤壁垮落現(xiàn)象，取得了顯著應(yīng)用成效。