超大采高綜采工作面回撤通道設計與實踐

李 欽 張衛東

（兗煤礦業工程有限公司（綜機安撤中心），山東 鄒城 273500）

1 工程概況

陜蒙地區金雞灘礦井12-2上117工作面位于一水平一盤區東翼，工作面標高+972.3m～ +973.7m，平均+973.0m。回撤通道西南方向為東輔運大巷，東南為12-2上117工作面膠運和輔運順槽，東南方向為12-2上117工作面（正回采），西北方向為117回風順槽。施工巷道均在2-2上煤層內掘進，施工區域為一單斜構造，構造簡單。施工巷道局部含水，其最大涌水量不超過6m3/h，易于疏干。煤層自燃傾向性為I類，屬于容易自燃煤層，煤層最短自燃發火期為37d，地溫、地壓等正常。回撤通道總掘進長度為955m，掘進巷道工作面配套一臺12CM27D型連續采煤機、一臺SC15-182F型梭車、1000mm膠帶輸送機三部、一臺PZL460/150B型破碎機、一臺CMM4-25型錨桿機和一臺ZQJC-300/9氣動架柱式鉆機。

兗煤礦業工程有限公司（綜機安撤中心）為兗礦集團下屬單位，兗煤礦業工程有限公司（綜機安撤中心）陜蒙工程部主要負責兗礦集團陜蒙四對礦井的掘進工程及安撤工程施工，其中金雞灘煤礦12-2上117工作面回撤通道為陜蒙工程部施工巷道。

2 存在的問題及解決方案

2.1 存在的問題

為適應高產高效開采模式，陜蒙礦區重型大采高工作面廣泛采用單通道回撤技術或雙通道回撤技術。隨著采深增大，重型綜采面采用單(雙)通道回撤技術進行回撤時易出現底鼓、冒頂和片幫等圍巖失穩現象[1]。12-2上117工作面作為8m超大采高工作面，工作面相關采掘及運輸設備尺寸都較大，對巷道斷面設計的幾何參數和可靠性都提出了更高的要求，回撤通道施工基本無相關經驗可借鑒。為解決上述問題，本文對回撤通道的方案選擇、平面設計、支護形式和施工工藝進行了研究。

2.2 方案選擇

針對綜采工作面回撤“輔巷多通道”[2]工藝設計的應用，提出并實施長距離多聯巷快速回撒技術，并將研究成果應用于12-2上117工作面回撤通道。

2.3 回撤通道平面設計

為了滿足安全高效的基本要求，12-2上117工作面采用預掘主輔雙回撤通道結合聯絡巷、調車硐室、探巷的布置方式。12-2上117工作面主回撤通道、輔助回撤通道均自12-2上117工作面2#回風順槽開門,主輔回撤通道之間均勻布置5個聯巷（編號1～5#），聯巷之間的中心距為50m。1#聯巷中心線距膠帶順槽中心線53.149m，5#聯巷中心線距2#回風順槽中心線53.051m。垂直于輔助回撤通道西南側幫均勻布置5個調車硐室（編號1～5#），各調車硐室中心線與相同編號的聯巷中心線重合。垂直于主回撤通道可采側幫均布置5個探巷（編號1～5#），各探巷中心線與相同編號的聯巷中心線重合。12-2上117回撤通道平面布置圖如圖1所示，12-2上117回撤通道巷道長度尺寸表如表1所示。

圖1 12-2上117工作面回撤通道平面布置圖

表1 12-2上117回撤通道巷道長度尺寸表

2.4 回撤通道斷面設計

在巷道掘進過程中，為了阻止圍巖塑性松動區的擴大進而引起嚴重的變形破壞，應及時進行錨網支護，并輔以錨索支護[3]。主輔助回撤通道、聯巷、調車硐室和探巷均為矩形斷面，巖性為全煤。12-2上117回撤通道巷道斷面尺寸表如表2所示。

表2 12-2上117回撤通道巷道斷面尺寸

2.5 巷道支護形式

主回撤通道頂錨桿采用Φ24×2400mm左旋無縱筋高強度螺紋鋼錨桿，非采側幫錨桿采用Φ20×2000mm左旋無縱筋高強度螺紋鋼錨桿，回采側幫錨桿采用Φ20×2300mm玻璃鋼材質，頂錨索采用Φ21.8×13300mm恒阻錨索，配套W 鋼帶 ( 6300mm×300mm×5mm)。輔回撤通道、探巷的頂（幫）錨桿均采用Φ20×2000mm無縱筋左旋螺紋鋼錨桿，頂錨索采用Φ17.8×8000mm恒阻錨索。聯巷采用Φ20×2000mm無縱筋左旋螺紋鋼錨桿，頂錨索采用Φ17.8×8000mm恒阻錨索，配套 W 鋼 帶 ( 6300mm × 300mm × 5mm)。調車硐室頂（幫）錨桿采用Φ20×2000mm無縱筋左旋螺紋鋼錨桿。頂幫錨桿間排距均為1000×1000mm， 頂（ 幫） 均 采 用 Φ6.5（ 格100×100mm）鋼筋金屬網。

2.6 施工工藝

正常施工時，采用綜合機械化設備掘進，即采用12CM27D型連采機落煤、裝煤，CMM4-25型錨桿機支護，SC12-185F型梭車與一部CH818運煤車轉載運煤，PZL460/150B轉載破碎機完成破碎轉載，DSJ-1000以及DTL100/63/45型膠帶輸送機運輸的方式施工。每次掘進巷道前，司機將連采機調整到巷道的左側，并以激光線確定位置，開始向正前方煤壁逐步截割，當頂板完好，循環進度為10m。條件允許時，現場選用一部梭車與一部運煤車完成運煤工作。在正常作業中，連采機完成落煤，梭車空車及時運行到連采機后面，連采機開啟裝載機構完成裝煤作業。梭車出煤期間，運煤車運行到不妨礙梭車運行的位置，等待梭車卸煤時，運煤車運行到連采機后方接煤，然后返回原等待地點，待梭車卸完煤讓出卸車空間后，運煤車及時卸煤到破碎機，完成一個出煤循環。連采機司機完成一個進尺循環后，連采機退機進入另一條巷道掘進，錨桿機進入該巷道進行支護。梭車將煤先運到轉載破碎機上破碎轉載，由12-2上117工作面輔助回撤通道皮帶通過12-2上117工作面回風順槽中皮帶轉載至大巷皮帶，經大巷皮帶轉載至主斜井皮帶上，由主斜井皮帶直接運至地面煤倉。當完成一個掘進支護循環后由防爆裝載機司機及時開動車輛負責清理浮煤，做好下一工序的準備工作。當巷道每向前推進50m，即一個聯絡巷的距離，將機尾延伸至下一個聯巷口前，以縮短梭車運輸距離，即皮帶延伸。

2.7 過程控制

12-2上117工作面主輔回撤通道沿煤層底板掘進，局部區段為保證巷道底板平整度，可留設不超過0.5m的底煤厚度作為順坡找平用途。施工中要加強頂底煤厚度探測工作，每掘進10m探測一次頂底煤厚度，并標識記錄。由于主回撤通道設計掘進高度較高，現場采用先留底煤小斷面掘進，開通聯絡巷后再集中臥底的方式達到設計斷面，最后延伸皮帶進行下一個聯絡巷循環的方式施工。

2.8 實施效果

2019年4 月至2019年5月掘進施工12-2上117工作面回撤通道，12-2上117工作面于 2019年11月3 日停采，11月30日回撤完畢，不計礦井停產等時間影響，共用時21d，實現了安全快速回撤。根據密閉前主回撤通道頂底板縮近量觀測數據統計表顯示，最大頂底板移近量為73mm，主要表現為頂板淺部相對離層、靜力拉伸作用下恒阻錨索拉伸變形、肩窩和兩幫肩窩、底角微破碎。

3 結論

（1）采用預掘主、輔雙回撤通道結合多聯絡巷的布置方式為實現長距離快速回撒提供了有力安全技術保障。

（2）12-2上117工作面回撤總用時21d，與常規相同條件回撤技術相比，減少約 14d 回撤時間，安全和經濟效益明顯。

（3）采用主輔雙回撤通道結合聯絡巷、調車硐室、探巷的布置方式實現了工作面設備安全高效回撤，工作面從巷道施工到設備回撤階段主、輔回撤通道頂板比較穩定。結果表明，通過控制巷道長度，合理斷面尺寸，優化掘進巷道支護和施工工藝，不斷提高技術裝備水平，為陜蒙地區超大采高工作面回撤通道施工提供了技術支持與可借鑒的經驗。