綜采回撤通道遇上部煤柱施工超前硐室的應用

王文志

（永泰能源華熙礦業有限公司生產技術部，山西 靈石 031300）

1 工作面概況

金泰源礦是永泰能源華熙礦業公司下屬礦井之一，年產0.9 Mt。 110109 工作面為金泰源礦回采的第4 個工作面， 該工作面位于礦井東翼采區，東部為老窯采空區，南部為未開采區域，西鄰10#+11#煤采區回風巷，北部為110110 工作面，工作面切眼斜長181 m，停采位置距10#+11#煤運輸巷（北）開口70 m，面積為162 900 m2；工作面回采11#煤，煤層平均厚度3 m，工作面可采儲量為0.424 2 Mt。 煤層直接頂為灰黑色砂質泥巖5.39 m， 偽頂為灰黑色泥巖0.2 m， 工作面采用ZY4600/16.5/37 支架一次采全高，采高為3 m，本煤層與9#煤層層間距為5.3～6.5 m。

2018年6月工作面收尾上繩上網，做回撤通道時，在48～80 架處于9#煤煤柱區，圍巖應力集中，50#～80#支架頂板破碎漏頂； 現場采取打超前支護錨桿、使用骨架聯網、打貼幫柱采用雙層網、跟機移架等方式控制頂板，效果不佳，頂板仍然無法控制漏頂，甚至還發生了冒頂，給回采面施工支架回撤通道帶來了難度[1]。

2 回撤通道的支護與施工超前硐室

2.1 超前錨桿支護

支架護幫板打開抵住煤壁，使用氣動錨桿機在支架兩側縫隙打設超前錨桿，錨桿間距0.8 m，錨桿與煤壁成30°角，外露100 mm，錨桿規格為Φ20 mm×2 400 mm，每推一刀打設一排，直至控制住頂板不漏頂為止。

2.2 聯網穿骨架，增加網整體性

使用108 mm 管路或者24 kg 鋼軌作為聯網骨架，骨架長度不少于3 m，橫放在兩架支架之間，用14#鐵絲將骨架綁牢在網上，隨著支架降下，將骨架塞到支架與頂板之間，骨架排距0.6 m（一刀）。 跟機移架，減少空頂時間[2]。

2.3 注故安特粘接頂板

在頂板破碎段或漏頂段注故安特粘結頂板，增加頂板整體性，便于工作面的推移支架，以及回撤通道的頂板安全。

（1）采用設計為單排注漿固化孔，開孔位置在煤機切割交界面，鉆孔仰角度30°，孔間距3.0 m（可視為每2 架支架設計一個注漿孔），孔深≥5.0 m。通過注漿， 注漿孔既可超前固化控制5～5.5 m 寬度，注漿終孔至頂板煤可控制2～2.5 m 的煤（巖）體的高度（本區域與9#煤層間距為5.3～6.5 m，終孔距9#煤底板2.8～4 m），通過密集布孔注漿對頂板破碎區形成完整致密的整體。

（2）因距離回撤通道僅有6 m，結合回撤通道的3 m 寬度距離，應設計兩排注漿孔，第二排注漿孔重點控制回撤通道頂煤，注漿孔仰角可設計20°左右每排設計15 個注漿孔， 通過注漿使頂板上部破碎煤體及注漿孔形成新的整體，并利用注漿孔高強度的“骨架”+注漿形成的“筋絡”整體性給推拉支架創造安全條件。

2.4 擴刷硐室

自48 架處開始兩架為一個刷擴硐室， 刷擴長度為3 m，每隔兩架再刷擴另一個硐室，中間留有3 m煤垛，利用小斷面支護擴大到全斷面支護。

（1）使用風鎬進行刷擴，首先刷擴底板，自底板向頂板進行刷擴，根據頂板情況進行支護（原設計錨桿支護間排距為0.8 m×0.8 m， 人工刷擴后支護間排距縮短為0.8 m×0.6 m， 如頂板破碎可根據實際情況縮短支護排距。 根據現場實際情況，頂板冒落2.5 m，為保證頂板安全，每隔兩架支架支護錨索鎖住頂板，防止錨桿支護段整體冒落，因此每隔兩架支架支護1 根錨索，錨索長度根據頂情況而定。 如上部9#煤為采空區，6.3 m 錨索無法支護至穩定巖層，需將錨索截成4.3 m，將錨索穩固至10#煤煤層內，托住頂板。

（2）人工刷擴進煤層內，為保證頂板安全，頂板支護至0.6 m 后，使用單體柱配合2.8 m 工字鋼棚腿一梁兩柱進行套棚加強支護。

（3）人工刷擴0.6 m 頂板進行支護后，自硐室肩窩處向煤垛方向支護錨桿， 錨桿角度與頂板成45°夾角，錨桿起到支護煤垛頂板作用。

（4）硐室支護完畢后，自硐室開始向煤垛進行刷擴，刷擴至要求間距后進行支護，確保支護安全后繼續刷擴。

（5）人工刷擴至1.2 m 后，利用機采進行割煤1刀（進尺0.6 m），機采過1 刀后，其他工作正常，始終保證人工刷擴段超前一刀，防止使用機采造成頂板漏頂。

2.5 超前硐室支護

超前硐室的支護見圖1：

（1）支護采用Φ20 mm×2 200 mm 左旋螺紋鋼錨桿配合Φ17.8 mm×6 300 mm 七芯鋼絞線錨索，錨桿托盤使用150 mm×150 mm×10 mm 鋼板配合300 mm×200 mm×50 mm 木板，錨索托盤使用500 mm 廢舊11#礦用工字鋼。

（2）錨桿的作用是使分層巖石成為一個整體，按照錨桿作用長度計算，頂部巖層巖體容重取24.5 kN/m3，頂部巖層壓力為49 kN/m2， 按照錨桿間排距為0.8 m×0.6 m 計算，每m2有2 根錨桿，每根錨桿壓力為24.5 kN/m2，錨桿抗拉強度為335 MPa，錨桿支護強度滿足要求[3]。

（3）錨索的作用是將整個錨桿固定的巖層懸吊成整體，錨索間排距為3 m×0.6 m，每m2有0.55根錨索， 故錨索壓力為89 kN/m2，Φ17.8 mm 鋼絞線抗拉強度為1 860 N/mm2， 錨索支護強度滿足要求。

（4）由于頂板破碎，巖體整體性差，所以錨桿與錨索支護強度明顯高于需要強度，并且所用托盤也大，以增加支護面積。

圖1 超前硐室采取支護設計

3 取得的效果

1）采取人工施工超前硐室及注膠配合的方案，保證了110109 工作面按照預定的停采位置和停采時間進行停采。

2）施工110109 回撤通道期間，采用此方案保證了頂板的完整性和穩定可靠，為后期支架和設備回撤創造了良好的條件。

3）110109 工作面的正常回撤， 保證了110103工作面的順利安裝，保證了礦井的采掘接續平衡。

4 結語

采取多種方式聯合控制頂板是條件復雜礦井頂板管理的趨勢。 根據頂板特性，采用多種組合方式控制頂板，可以增加頂板管理的安全性。 做超前硐及注膠控制頂板為綜采工作面過頂板破碎帶提供了一個新的途徑，對于頂板管理及控制來說是一個新的嘗試，為頂板管理綜合技術措施找到了一種新方法。