綜放工作面回撤形成空間方案優(yōu)選及應用實踐

郝少龍

（山西王家?guī)X煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036600）

1 工程概況

晉能控股煤業(yè)集團王家?guī)X煤礦18104綜放工作面采用“一進一回單切眼”布置方式，沿4#煤層底板回采，煤層平均厚度6.15 m，采高3.5 m，平均放煤高度2.65 m，共布置174臺支架支護工作面，兩順槽采取超前支架配合單體液壓支柱支護頂板。4#煤層老頂為中粗砂巖、粗粒砂巖，厚度一般為2.5～9.75 m，比較堅硬；直接頂為砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚度一般為3.1～6.8 m，較松軟；偽頂為炭質(zhì)泥巖、泥巖和煤線，厚度一般為0.5～1.0 m，容易脫落。為保證18104綜放工作面末采工作安全順利完成，對其回撤空間形成工藝進行設計研究，并分析討論其應用實踐效果。

2 回撤通道回撤方案優(yōu)缺點分析

隨著采煤工作面機械化程度的提高，目前被廣泛使用的綜采（放）工作面回撤空間形成工藝有無預掘回撤通道、預掘單一回撤通道、預掘雙回撤通道[1-2]，三種回撤工藝巷道的布置如圖1所示。無預掘回撤通道技術即在末采階段，無需在停采線前方預掘專門的通道，而是當工作面回采至停采線前方預定位置后，液壓支架停止移動，然后通過采煤機和輸送機繼續(xù)前移，在液壓支架前方形成可以進行設備調(diào)向回撤的空間。預掘單一回撤通道技術是提前在停采線處施工一條與工作面平行的巷道，當工作面回采至停采線附近后，與該巷道貫通形成回撤空間；預掘雙回撤通道則是在停采線附近施工兩條相互聯(lián)通的巷道，一條為主回撤通道，另一條為輔回撤通道，主回撤通道與工作面貫通后提供支架的調(diào)向空間，輔回撤通道通過聯(lián)絡巷將設備運出。以上三種回撤工藝技術的主要優(yōu)缺點如表1所示。根據(jù)三種回撤技術的特點，設計王家?guī)X煤礦18104工作面采用預掘單回撤通道工藝。

圖1 回撤通道主要布置方式

表1 回撤工藝優(yōu)缺點對比

3 18104工作面末采工藝設計

3.1 預掘回撤通道的位置確定

預掘回撤通道的位置確定應綜合考慮大巷煤柱保護寬度（停采線位置）、老頂斷裂位置等因素[3-4]。18104工作面北側為一盤區(qū)輔運大巷，為保障對應巷段大巷不受到采動的影響，設計大巷保護煤柱寬度不得小于60 m。為使回撤通道上方老頂巖梁處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，需將回撤通道設置于距老頂斷裂處0.4～0.6 L（老頂斷裂步距）處。根據(jù)18104工作面老頂周期來壓規(guī)律，最終將其設計在距18104回風順槽開口55 m處（距膠帶順槽開口處58 m），大巷保護煤柱寬度為76 m，通道設計寬度5.4 m，凈高3.8 m，混凝土鋪底厚度300 mm，長度300 m，頂錨網(wǎng)（索）+梯子梁支護，回采幫采用玻璃鋼錨桿支護，煤柱幫采用圓鋼錨桿+預應力錨索+梯子梁支護，其詳細支護情況如圖2所示。

圖2 預掘回撤通道支護斷面

3.2 末采階段施工工藝設計

（1）工作面調(diào)直：在工作面推進至距離回撤通道南幫機頭剩余20 m，機尾剩余33 m時開始進行調(diào)直工作面，調(diào)整頂?shù)装?，通過機尾加刀在機頭、機尾距離掛網(wǎng)線剩余1 m時工作面調(diào)直，機頭、機尾開始同步推進。

（2）工作面鋪柔性網(wǎng)：工作面推進至設計停采線16.5m時（距回撤通道南幫11.5 m時）開始進行鋪柔性網(wǎng)，使用可折疊柔性網(wǎng)片規(guī)格為長×寬=317 m×14 m。在每兩支架架間打一根掛網(wǎng)錨桿，規(guī)格為?18 mm×1 800 mm，每根錨桿配一支K2360和Z2360樹脂錨固劑，每根錨桿安設一個馬蹄環(huán)。工作面使用5臺鉆機每隔35架同時打掛網(wǎng)錨桿，另外備用5臺鉆機。在兩順槽距副幫（煤柱幫）1 000 mm位置頂板各打3根錨索（與掛網(wǎng)錨桿一直線），錨索間距350 mm，錨索規(guī)格為?17.8 mm×5 000 mm，先將機尾側錨索用鎖具托盤壓緊固定，鋼絲繩端頭用4個專用鋼絲繩卡壓緊，繩卡間距200 mm。將吊網(wǎng)鋼絲繩（?18.5 mm×3 200 mm）通過馬蹄環(huán)從機尾穿至機頭，膠帶順槽側一端通過錨索托盤后繞過安裝在副幫上的導向滑輪，鋼絲繩端頭固定在采煤機上緩慢拉動使其繃緊后，緊固鎖具托盤壓緊鋼絲繩，松開采煤機上的鋼絲繩，用4個專用鋼絲繩卡固定好鋼絲繩端頭，繩卡間距200 mm。

（3）工作面與回撤通道貫通：為保證貫通后工作面與回撤通道頂?shù)装邈暯禹槻?，提前在回撤通道南幫向煤壁施工信號孔，兩順槽向?0 m范圍每隔10 m一個鉆孔，其余段20 m一個鉆孔；鉆孔方位角180°，鉆孔傾角+1°，鉆孔直徑?50 mm，鉆孔距底板1.5 m，距頂板2.5 m。鉆孔深度：5#、10#、15#鉆孔深30 m，其余鉆孔深15 m，鉆孔施工完在孔內(nèi)插入白色PVC管，工作面揭露鉆孔后及時測量鉆孔與頂、底板高度，為調(diào)整工作面貫通后與通道頂、底板無臺階提供依據(jù)[5-6]，如圖3所示。

（4）加強末采期間頂板支護：①提前補強18104膠帶順槽、回風順槽各50 m范圍（以停采線為分界線，向北30 m、向南20 m）及2#橫貫（回撤通道），頂板采用“錨索+W鋼帶”補強，錨索為?28.6 mm×7 300 mm（保證錨固端錨固在穩(wěn)定巖層內(nèi)1.8 m以上），間排距2 400 mm×2 000 mm。18104膠帶順槽、回風順槽停采線前30 m，后20 m范圍副幫采用“錨索+鋼帶”支護錨索為?21.8 mm×5 300 mm，間排距1 600 mm×2 000 mm，起錨高度1 500 mm。②距離回撤通道南幫50 m前，在回采通道內(nèi)放置101臺垛架加強支護頂板。

圖3 煤壁信號空布置

4 應用效果總結

4.1 施工工期

由于18104綜放工作面提前施工好回撤通道，于2021年10月21日早班開始打掛網(wǎng)錨桿到2021年10月25日早班結束回撤通道支護歷時4天，比該礦已往最快的18102工作面11天完成末采提前了7天，末采階段回撤空間形成效率顯著提高。

4.2 經(jīng)驗總結

18104工作面末采施工速度創(chuàng)造了王家?guī)X煤礦綜采工作面末采施工工期最短的記錄，分析、總結施工組織經(jīng)驗主要有以下幾方面：一是提前施工回撤通道減少了以往停止移架后的單體頂溜、回撤通道頂幫錨索、錨桿支護工作，工作面只需與回撤通道貫通即可，為末采施工節(jié)省了大量時間。二是為保證末采期間頂板完整，進入末采前提前加強頂板管控，保證工作面支架初撐力達標，兩順槽頂幫提前進行補強支護，回撤通道內(nèi)進行注漿、使用垛架進行支護，采取等壓措施合理避開周期來壓期，進入末采期間全工作面沒有出現(xiàn)漏頂或者頂板破碎地段，為工作面快速施工打下良好基礎。三是為保證工作面貫通回撤通道后與回撤通道頂?shù)装迤骄忂^渡，提前在回撤通道向工作面施工信號孔，為工作面頂?shù)装逭{(diào)整提供了重要參考，保證了順利貫通。四是加強機電設備檢修質(zhì)量，機電設備運轉狀態(tài)良好，末采施工期間設備無故障，保障了末采割煤的快速推進。五是現(xiàn)場施工組織效率較高，末采期間掛網(wǎng)、割煤、支護等關鍵工序施工迅速，銜接順利，工具材料提前準備充足到位，提高了施工效率。

5 結論與建議

通過對工作面回撤空間形成工藝對比分析，明確了目前常用綜放工作面回撤技術的優(yōu)缺點，確定18104工作面最適宜的回撤工藝為預掘單回撤通道，結合工作面具體地質(zhì)條件及開采條件，設計末采階段工作面調(diào)直、掛網(wǎng)、與回撤通道貫通、補強支護等具體措施，根據(jù)現(xiàn)場應用情況表明，采用預掘單回撤通道技術使回撤空間形成時間縮短約一周，末采期間整個工作面未出現(xiàn)漏頂或者頂板破碎現(xiàn)象，圍巖穩(wěn)定性良好，為工作面高效快速回撤提供了保障，該技術可在王家?guī)X煤礦后續(xù)綜放工作面末采階段進行推廣。