預掘回撤通道雙排垛式支架支護收尾期間礦壓規律研究

馬國偉

（山西焦煤西山煤電晉興能源有限公司 斜溝煤礦，山西呂梁033000）

0 引 言

斜溝煤礦作為山西焦煤一個千萬噸級的大型礦井，采掘銜接問題是制約礦井能否完成設計生產能力的重要因素。工作面收尾回撤進度是影響采掘銜接工作緊張的一項重要課題，斜溝煤礦主要采用機掘回撤通道收尾工藝，機掘回撤通道既避免了收尾時頂底板平穩貫通不好控制的難題，同時也最大程度上保證了回撤通道的安全可靠性，但綜采工作面搬家倒面時間過長的問題卻無法避免和解決，嚴重影響著采掘銜接工作安排。基于此，斜溝煤礦在23111綜放工作面采用預掘回撤通道雙頭回撤的工況實驗，本文整理和分析收尾期間的礦壓顯現規律，為相關課題研究提供依據。

1 末采期間來壓步距規律分析

預掘回撤通道收尾貫通示意圖如圖1所示，23111綜放面末采期間老頂覆巖活動更加頻繁(工作面距停采線30 m左右)，現場觀測表明：回采面推進速度是影響老頂擾動的主要因素之一，正常回采速度為4.3 m/d，來壓步距大致為14.1～17.6 m。收尾期間速度為0.9 m/d，老頂來壓步距變化明顯，加之工作面鋪網、拉鋼絲繩、上原木等工序導致支架反復升降，加劇了頂板破斷程度，周期來壓步距降為7.4～10.0 m，詳見表1。

圖1 預掘回撤通道收尾貫通示意圖

2 回撤通道內礦壓顯現規律研究

2.1 礦壓監測方案

在回撤通道內利用十字布點法共布置13個測點觀測頂底板移近量，為了能夠反映出收尾期間回撤通道內垛式支架工作阻力的實時情況，在回撤通道內安裝了5臺礦壓在線監測壓力分機，實時記錄礦壓監測數據，便于分析礦壓顯現規律。

表1 周期來壓步距特征

2.2 回撤通道頂底礦壓規律

1)工作面回采至22.8 m時頂板沉降量開始出現變化，在回采至距回撤通道8.8 m時下沉量開始突增。8.8～4.0 m時回撤通道內垛式支架安全閥大部分開啟泄液，支架工作阻力增至44.2～45.8 MPa（見表2），回撤通道中部頂板下沉量增幅持續較為明顯，且表現為通道中部變形量大、兩側變形量小的分布形式，回撤通道兩側的最小沉降值為20.06 mm，中部最大沉降值為368 mm。回撤通道兩幫變形有較為顯著的差異，工作面側煤柱幫片幫嚴重，最大達820 mm，煤柱側幫部較為完整。

表2 垛式支架工作阻力表 MPa

2）工作面回采至4～0 m時，回撤通道工作面側幫受采動影響最為明顯，此時工作面幫煤壁片幫、滾幫嚴重，幾乎沒有成形的煤壁。頂板圍巖活動也同樣處于較為強烈階段，頂板下沉量總量線性升至670 mm左右。

3）工作面貫通后，支架保持恒定阻力，頂板累計最大下沉量（主要集中在回撤通道對應工作面支架72#～95#）達到806 mm左右，如圖2所示。

圖2 23111 回撤通道頂板累計下沉量

4）回撤通道內頂底板圍巖活動以頂板下沉為主，頂板最小下沉量為20 mm，最大下沉量為806 mm（對應工作面70#支架附近），最大變形速度為98.3 mm/d。通道內頂底板變形速度曲線如圖3～圖6所示。

圖3 7#測點頂底板變形速度

圖4 5#測點頂底板變形速度

圖5 2#測點頂底板變形速度

圖6 12#測點頂底板變形速度

3 結 論

1）斜溝煤礦特厚煤層綜放面收尾期間工作面回采至22.8 m時頂板沉降量開始出現變化，8.8 m時下沉量開始突增，8.8～4.0 m階段下沉量最為明顯。2）收尾期間回撤通道內頂底板圍巖活動以頂板下沉為主，且表現為通道中部下沉量大、兩側下沉量小的規律。3）新型雙排垛式支架支護頂板效果顯著，頂板下沉量在可控范圍內，滿足液壓支架、三機設備等順利回收要求。