復(fù)雜條件下回撤通道施工及支護(hù)技術(shù)

禹 洋

（山西焦煤霍州煤電店坪煤礦，山西 呂梁 033102）

綜采工作面回采結(jié)束后需施工一條回撤通道，然后對(duì)工作面內(nèi)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行搬移，回撤通道一般施工在停采線附近，在實(shí)際回采施工過(guò)程中由于受施工工藝、地質(zhì)構(gòu)造、四鄰采空區(qū)等影響，回撤通道施工難度大、支護(hù)效果差，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①回撤通道施工效率低，受工作面回采影響大；②回撤通道施工過(guò)程中設(shè)備安裝數(shù)量多，增加了后期工作面機(jī)電設(shè)備回撤任務(wù)量；③回撤通道施工期間受集中應(yīng)力影響，頂板破碎、煤壁片幫嚴(yán)重等，不僅制約著回撤通道快速施工，而且影響著后期工作面安全快速回撤；本文以店坪煤礦204工作面為研究對(duì)象，對(duì)工作面回撤通道施工方案進(jìn)行合理選擇，并提出了合理有效的安全支護(hù)技術(shù)。

1 概述

山西焦煤霍州煤電店坪煤礦204 工作面位于井田二采區(qū)，工作面西部為830 系統(tǒng)大巷，南部為206 工作面，北部為202 采空區(qū)，204 工作面順槽長(zhǎng)度為1775m，工作面長(zhǎng)度為247m，工作面回采煤層為9#煤層，平均厚度為2.8m，平均傾角為3°，工作面范圍內(nèi)煤體結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，含有2～4 層夾矸，夾矸為砂質(zhì)泥巖，夾矸總厚度為0.25～0.35m。煤層厚度較穩(wěn)定，煤層頂?shù)装鍘r性如表1所示。

表1 204工作面回采的9#煤層頂?shù)装鍘r性表

204 工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，截止2021年8 月13 日工作面已回采至1480m，距停采線還剩20m(停采線位置位于1500m 處，與盤(pán)區(qū)系統(tǒng)巷預(yù)留275m保安煤柱），根據(jù)工作面地質(zhì)資料顯示，工作面在停采期間共計(jì)揭露三條正斷層，斷層平均落差為1.6m，平均傾角為52°，受斷層影響預(yù)緊回撤通道在施工過(guò)程中出現(xiàn)頂板破碎現(xiàn)象，對(duì)回撤通道施工及支護(hù)影響相對(duì)較大。

2 回撤通道施工方案對(duì)比分析

為了保證回撤通道安全快速施工，店坪煤礦通過(guò)技術(shù)研究對(duì)回撤通道施工方案進(jìn)行對(duì)比分析，提出了一次性成巷施工工藝。

2.1 方案一提前預(yù)掘回撤通道

（1）施工工藝：工作面回采至回撤通道前15m 處時(shí)，在停采線位置提前掘進(jìn)一個(gè)回撤通道，采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，回撤通道內(nèi)安裝一部帶式輸送機(jī)與204工作面運(yùn)輸順槽內(nèi)的帶式輸送機(jī)搭接聯(lián)合出煤，回撤通道施工后及時(shí)對(duì)回撤通道內(nèi)頂板及兩幫進(jìn)行支護(hù)。

（2）施工工藝優(yōu)缺點(diǎn)：采用該方法進(jìn)行回撤通道施工時(shí)，施工難度相對(duì)較小，受工作面回采影響小，但是增加了回采工作面掘進(jìn)工程量，而且回撤通道施工時(shí)需安裝風(fēng)機(jī)、掘進(jìn)機(jī)，增加了工作面設(shè)備安裝數(shù)量。且隨著工作面推移，當(dāng)工作面與回撤通道貫通前后圍巖應(yīng)力大，很容易造成回撤通道圍巖破碎現(xiàn)象。

2.2 方案二一次性成巷法

（1）施工工藝：工作面回采至距停采線4.0m 處時(shí)停止移架，然后采用采煤機(jī)進(jìn)行回撤通道施工，采煤機(jī)每次進(jìn)刀深度為0.5m，采用往返割煤方式，采煤機(jī)割煤長(zhǎng)度為達(dá)50m 后后移采煤機(jī)再進(jìn)行二次割煤，當(dāng)頂板空頂寬度達(dá)1.0m后及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行永久支護(hù)，依次類(lèi)推直至整個(gè)回撤通道施工完成。

（2）施工工藝優(yōu)缺點(diǎn)：采用該方法進(jìn)行回撤通道施工時(shí)掘進(jìn)速度相對(duì)較慢，但是回撤通道受應(yīng)力影響小，通道施工期間能夠及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行有效支護(hù)，而且避免了工作面與回撤通道貫通現(xiàn)象。

通過(guò)綜合對(duì)比分析，決定對(duì)204工作面回撤通道采用一次性成巷法施工工藝。

3 回撤通道施工工藝

由于204工作面回撤通道位于斷層集中應(yīng)力區(qū)，為了保證回撤通道安全快速施工，防止頂板出現(xiàn)垮落事故，決定對(duì)回撤通道采取聯(lián)合支護(hù)措施。

3.1 錨桿（索）支護(hù)

（1）當(dāng)204工作面通道采煤機(jī)回采后斷面頂板寬度達(dá)1.0m且回采長(zhǎng)度為50m時(shí)，對(duì)頂板布置W型鋼帶并采用錨桿進(jìn)行支護(hù)，鋼帶長(zhǎng)度為5.0m，每根鋼帶上布置5 根長(zhǎng)度為2.5m 錨桿，錨桿布置排間距為1.1m。鋼帶與工作面煤壁平行布置，相鄰兩根鋼帶首尾錨桿疊加布置。回撤通道內(nèi)共計(jì)布置4 排鋼帶，布置排距為1.0m，第一排與第四排鋼帶距支架前探梁以及煤壁間距為0.5m，如圖1所示。

圖1 204工作面回撤通道聯(lián)合支護(hù)斷面示意圖

（2）頂板共計(jì)施工兩排組合錨索，同一排組合錨索布置間距為3.0m，相鄰兩排組合錨索布置排距為2.2m，第一排組合錨索布置在第一排與第二排鋼帶之間，第二排組合錨索施工在第三排與第四排鋼帶之間；每組組合錨索由一塊方托板和三根錨索組成，方托板長(zhǎng)度及寬度為0.5m，厚度為5mm，托板上布置三個(gè)錨索支護(hù)孔，錨索長(zhǎng)度為5.3m，直徑為21.8mm。

3.2 卸壓鉆孔施工

由于204回撤通道布置區(qū)域?qū)儆诟邞?yīng)力區(qū)，回撤通道施工后在構(gòu)造應(yīng)力作用下回撤通道頂板出現(xiàn)斷裂、煤壁片幫現(xiàn)象，所以決定對(duì)回撤通道頂板施工卸壓孔。

（1）204回撤通道內(nèi)頂板上共計(jì)布置一排卸壓鉆孔，布置在第二排與第三排鋼帶之間，卸壓孔垂直頂板布置，卸壓孔深度為6.0m，直徑為75mm，布置間距為5.0m。

（2）卸壓孔施工完后為了防止在應(yīng)力作用下出現(xiàn)孔壁塌孔現(xiàn)象，起不到預(yù)期卸壓效果，決定對(duì)卸壓孔內(nèi)安裝卸壓護(hù)孔管，卸壓護(hù)孔管采用PVC 管制成，護(hù)孔管直徑為72mm，每節(jié)護(hù)孔管長(zhǎng)度為3.0m，相鄰兩節(jié)護(hù)孔管采用絲扣進(jìn)行連接；護(hù)孔管安裝到位后在孔口處安裝固定座并采用錨桿將其固定在頂板上。

3.3 單體液壓支柱支護(hù)

回撤通道在施工過(guò)程中煤壁承載強(qiáng)度低，很容易造成頂板與煤壁之間的三角煤柱極易垮落，所以決定支設(shè)單體液壓支柱。

回撤通道內(nèi)共計(jì)支設(shè)一排單體柱，單體柱采用“一梁兩柱”的支護(hù)方式，采用“π”型頂梁，頂梁長(zhǎng)度為1.2m，頂梁與煤壁處置布置，同一組兩根單體柱布置間距為1.0m，單體柱布置排距為1.5m，單體柱支設(shè)后保證頂梁與頂板接觸嚴(yán)實(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

2021年8月19日開(kāi)始施工204回撤通道，8月28日回撤通道已施工完成，通過(guò)對(duì)回撤通道施工方案進(jìn)行對(duì)比分析，以及采取合理有效的支護(hù)技術(shù)，取得了顯著應(yīng)用成效：

（1）204工作面采用一次性成巷的方法進(jìn)行回撤通道施工時(shí)，簡(jiǎn)化了工作面回撤通道施工工藝，減少了工作慢設(shè)備安裝數(shù)量，提高了工作面回撤通道施工煤矸運(yùn)輸效率。

（2）對(duì)回撤通道頂板采取錨桿（索）、卸壓鉆孔、組合錨索以及單體柱等聯(lián)合支護(hù)后，提高了回撤通道頂板穩(wěn)定性，防止了因構(gòu)造應(yīng)力作用下導(dǎo)致頂板垮落，保證了工作面后期設(shè)備回撤安全。