綜采工作面收尾通道支護優化設計應用

成斐斐

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司運銷分公司，山西 呂梁 033100）

1 概 述

霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦302工作面位于井田830水平，工作面東為井田邊界，西為830南翼系統大巷，南為304工作面（未采），北為210工作面采空區；工作面回采煤層為9#煤層，平均厚度為3.1m。

302工作面設計走向長度為1875m，傾向長度為220m，截止2018年6月302工作面已回采結束，為了便于工作面設備搬家回撤，需在工作面施工一條收尾通道，通道設計斷面規格為寬×高=3.5×3.0,其中基本頂主要為炭質泥巖，平均厚度為1.5m，基本頂為砂巖，平均厚度為11.4m。

初步設計中，302收尾通道頂板采用液壓支架上方鋪設塑編網、半圓木以及π型梁進行支護，煤壁采用支設貼幫柱進行支護；收尾擴通道時，使用采煤機分段往返割煤，重復升降架上梁、竄梁，直到通道寬度達到3.5m后，在煤壁側π型梁下支設單體柱。采用該種方式支護，工序較為復雜，分段擴通道時，空頂面積大，空頂時間長，不僅抬運單體柱、π型梁等支護材料勞動強度大，并且頻繁升降支架，易造成頂板離層松動，給安全生產帶來了更多的不安全因素。為了簡化擴通道支護工序，降低施工人員勞動強度，小峪煤礦通過技術研究，對302收尾通道原支護設計進行優化。

2 302工作面收尾通道支護優化設計

2.1 收尾通道頂板支護優化

為了防止一次性形成收尾通道，造成頂板空頂面積大，導致頂板破碎、冒落現象，決定采用采煤機分次分段割煤，單刀割煤深度為0.75m，采煤機割煤50m后，對已擴通道部分頂板采取“JW型鋼帶+組合錨索+錨索吊棚”聯合支護。

（1）錨索吊棚支護：302工作面收尾通道頂板施工一排走向錨索吊棚，錨索吊棚主要由一根11#工字鋼梁及兩根錨索組成，工字鋼梁長度為3.2m，寬度為110mm，鋼梁上焊制兩個直徑為35mm圓孔，孔間距為1.75m；錨索長度為8.0m，直徑為17.8mm，吊棚施工在支架頂梁前方0.15m處，每兩個支架前方施工一架錨索吊棚。

（2）JW型鋼帶支護：302收尾通道頂板共計布置三排“JW”型鋼帶，鋼帶規格為長×寬×厚=4.8×0.28×0.004m，鋼帶采用錨桿進行固定，每根鋼帶5根左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿長度為2.5m，直徑為22mm；JW型鋼帶與頂梁平行布置，允許偏角為±2°，鋼帶排距為1.0m，為了提高鋼帶間聯鎖保護作用，同一排相鄰兩根鋼帶疊加布置，相鄰兩排鋼帶臺階式布置，如圖1所示。

圖1 302工作面收尾通道聯合支護平面示意圖

（1）組合錨索支護：收尾通道共計施工一排組合錨索，且施工在第二排與第三排鋼帶中間，如圖2所示，組合錨索主要由一塊鋼托板及三根恒阻錨索組成，托板規格為長×寬=0.4×0.4m，托板上焊制三個圓孔，恒阻錨索長度為8.0m，直徑為21.6mm，組合錨索間距為3.0m。

圖2 302工作面收尾通道聯合支護斷面示意圖

2.2 收尾通道煤壁支護

為了防止煤壁片幫，提高煤壁穩定性，決定對煤壁施工“邁步式”桁架錨索支護。

（1）收尾通道煤壁共計施工3排桁架錨索支護，錨索采用長度為3.0m，直徑為17.8mm預應力鋼絞線，第一排單錨索施工在距頂板0.5m，錨索垂直煤壁布置，錨索外露長度控制在0.2m以內，在相鄰兩根錨索之間安裝兩根長度為0.8m，直徑為20mm圓鋼托桿，并采用雙向張拉器進行預緊，保證托桿與煤壁接觸嚴實。

桁架錨索間距為1.5m，排距為1.0m。

（2）為了提高桁架支護效果，煤壁三排桁架支護采取“邁步式”布置，即第二排單錨索在水平方向上滯后第一排0.75m布置，第三排與第一排布置方式相同。

2.3 優化后支護優點

1）簡化了原有擴通道支護工序，減少單體柱、木料、π型梁的使用數量，降低擴通道期間物料運送勞動強度。

2）優化設計后302工作面收尾通道頂板支護由原被動支護變為主動支護，提高了支護性能，同時實現了擴通道期間頂板及時支護，解決了原施工工藝中一次性形成收尾通道時空頂面積大的技術難題，縮短了收尾通道空頂時間，防止了頂板離層、下沉現象；同時煤壁采用邁步式錨索支護，支護強度增大，防止煤壁貼幫柱改柱時，煤壁片幫，減小通道有效斷面，防止了煤壁皮幫造成頂板空頂距加大。

3）通道支護一次成型，與傳統支護相比，降低了后期維護工作量及支護費用投入，如單體柱循環注液、更換漏液單體柱、整改退山及憋幫單體柱等工作。

4）收尾通道采取聯合支護后，增加了工作面設備回撤時利用空間，如支架調架作業等；同時可在端頭處安裝三臺掩護式支架支護迎頭頂板，提高了頂板支護強度，保證了設備回撤安全。

5）針對采煤工作面儲量小的煤礦，設備拆安頻繁的特點，該收尾通道聯合支護技術為提高綜采工作面拆除工效提供了一種有效的方法和思路，為礦井采掘正常接替奠定了良好基礎。

3 結束語

霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司針對采工作面收尾通道傳統支護設計時，支護強度、空頂面積大、勞動強度大等難題，通過技術研究對傳統支護設計進行優化，提出了“JW型鋼帶+組合錨索+錨索吊棚”頂板聯合支護設計，以及巷幫“邁步式”單錨索支護設計，并在302工作面收尾通道中進行應用，通過應用效果來看，該聯合支護提高了頂板穩定性，工作面在后期回撤期間未出現頂板破碎、冒落現象，加快了工作面回撤速度，與傳統支護設計相比，可縮短回撤周期達7d，降低勞動成本費用達3.5萬元，取得了顯著經濟、安全效益。