新景礦15313工作面回撤通道優化布置應用

梁建兵

（山西新景煤業有限責任公司，山西 陽泉 045000）

新景礦15313綜放工作面位于15號煤蘆南采區南翼東部，東隔礦界煤柱為坡頭煤礦，南為15324工作面（未掘），西為15314工作面（未掘），北為采區大巷（已掘）（如圖1所示）。

圖1 15313綜放工作面平面布置示意圖

15313綜放工作面設計走向長度為969 m，傾向長度為198 m，工作面回采煤層為15號煤，平均厚度為7.2 m。本工作面老頂為13.17 m的深灰色石灰巖，夾2-3層灰黑色泥巖或砂質泥巖，且含有動物化石，俗稱四節石灰巖；直接頂為4.2 m的黑色泥巖。工作面采用走向長壁后退式綜合機械化低位放頂煤采煤方法，采用全部垮落法處理采空區，液壓支架維護頂板。截至目前工作面已回采至168 m，距停采線距離為30 m。

1 15313工作面回撤通道初步設計及問題分析

1.1 回撤通道初步布置設計

初步設計中15313綜放工作面回撤通道沿15號煤層底板布置，即工作面回采距停采線10 m處時進行低位回采工藝，并預留頂煤，預留頂煤厚度為3.4 m，回撤通道寬度為4.0 m，高度為3.8 m。

1.2 問題分析

1）頂煤預留難度大。15313綜采工作面回采的15號煤層結構復雜，煤層以鏡煤、亮煤為主，內生裂隙發育，底部含少量黃鐵礦結核，受工作面回采應力影響，頂煤預留難度大，而且預留頂煤期間，工作面液壓支架需對頂煤施加初撐作用，導致頂煤產生切頂破壞作用，從而加劇了頂煤破壞力度。

2）頂板破碎嚴重。新景礦綜放工作面回撤通道主要采用錨桿（索）+金屬網進行聯合支護，錨桿長度為2.5 m，直徑為22 mm，錨索長度為6.2 m，直徑為21.6 mm，若采用沿底留巷，頂板錨桿錨固端位于頂煤中，受回采應力影響，當頂煤出現破碎后，很容易造成頂板錨桿支護失效現象，不利于回撤通道頂板的安全維護。

2 15313工作面回撤通道優化布置

為了解決綜放工作面傳統回撤通道布置方式產生的技術難題，決定對15313工作面回撤通道布置方式進行優化，采用沿頂留巷布置方式。

2.1 仰斜回采工藝

1）為了實現工作面回撤通道沿頂布置，工作面回采至168 m處時及時調整工作面偽斜，并將支架全部移架到位，采用仰斜回采工藝。

2）工作面仰斜回采角度為7°，仰斜回采期間單刀割煤進度控制在0.5 m以內，工作面每割煤傾向長度達50 m時及時進行分段超前移架。

3）工作面在仰斜回采期間，若出現頂煤破碎嚴重導致端面距加大時，可對工作面仰斜方向施工一排撞楔超前支護來對頂板進行維護，必要時可對煤壁及頂板進行注漿施工。

4）當工作面仰斜回采30m且完全揭露15號煤層頂板后，及時調整采煤機割煤角度，進行回撤通道施工。

2.2 回撤通道支護方式

1）回撤通道頂部采用3 m的鋼筋鋼帶、Φ21.6 mm×6 200 mm的錨索、500#-20-2 000 mm的螺紋鋼錨桿及金屬網聯合支護。回撤通道共計施工6排，排距為0.85 m，均采用錨桿、錨索聯合支護，按“二、一、二”的方式進行布置，即施工兩根錨桿、再施工一根錨索、間距為1.0 m，均勻布置在3 m的鋼筋鋼帶中，如圖2所示。

圖2 15313綜放工作面回撤通道聯合支護平面示意圖

2）支架前梁下壓2排鋼帶，支架前梁前端與煤壁之間布置4排鋼帶。施工完畢后，支架前梁端至煤幫凈寬不少于3.5 m，工作面凈高不低于2.8 m。

3）煤幫打兩排幫錨桿，間距為0.8 m，第一排距頂板0.8 m，排距為0.8 m，呈三花布置。若遇頂板破碎，錨索預緊力不達預計要求時，每架還需使用1根4.4 m的“π型鋼梁+單體柱”加強支護。

2.3 回撤通道支護施工工藝

1）在距停采線15 m處準備上第一茬網前，必須由有經驗的工人監護頂幫情況，嚴格執行敲幫問頂制度，處理好煤幫的活煤活矸，方可開始上網。提前將兩片網搭接，網與網長邊搭接10 cm，每10 cm用14#專用連網絲將雙環頭擰緊，且不少于3圈。用12#鐵絲將網長邊與4 m板梁捆綁牢靠置于前梁前方，然后伸進支架前梁將板梁與網挑起。

2）聯好網后，把網吊起掛在支架前梁下，以確保機組滾筒不損壞金屬網，然后開機割煤，機組割過20 m后，把網放下開始拉架，拉架時，嚴禁把網頂壞。

3）從第三茬網開始聯成雙層網，雙網長邊交錯為50 cm，短邊搭接20 cm雙邊雙聯；用14#專用連網絲將雙環頭擰緊，且不少于3圈。網聯好以后，依次割煤、拉架、頂溜。

4）從第三茬網開始聯成雙層網時，平行于工作面鋪設第一道廢舊鋼絲繩（直徑不小于15.4 mm），此后每間隔0.8 m鋪設一道廢舊鋼絲繩，一共鋪設10道。為了確保鋼絲繩在鋪設過程中的平直，必須先在端頭打頂錨桿（Φ20 mm×2 000 mm），把鋼絲繩的一頭壓緊，然后每架用連網絲把鋼絲繩與網固定，要求連網絲對折后擰結不少于3圈。

5）從第二茬網網邊落地開始，機組每割30 m，停機、閉鎖后開始打第一排錨索/錨桿，打好第一排錨索/錨桿后順序拉架，將第一排鋼帶壓在支架前梁上。然后繼續割煤（依次循環），在距離第一排鋼帶0.85 m處時開始打第二排錨索/錨桿，將第二排鋼帶壓在距支架前梁頂端0.2 m處，支架停移。嚴禁割煤距離大于30 m后再集中補打錨索，錨索要緊跟采煤機。

6）支架停移后，把推溜頭摘開，繼續聯網，準備打第三排錨索/錨桿。第三排鋼帶打好后，用單體液壓支柱將工作面刮板輸送機頂至煤壁，開始割下一刀煤，并打下一排錨索/錨桿。按上述操作直至施工完回撤通道。

7）最后一排施工完畢時，要保證頂網沿煤幫下垂不少于500 mm，便于與幫網搭連，形成一個整體，幫網采用單網。最后打兩排幫錨桿，用半開木板梁壓緊金屬網。

8）頂板錨索施工時應盡量與巖層層面或巷道輪廓線垂直布置，外露長度不小于100 mm，但不超過250 mm。規格為Φ21.6 mm×6 200 mm的錨索張拉預緊力不小于300 kN，YCD22-370千斤（北京巧力神）壓力不小于51 MPa。

9）錨桿施工時錨桿外露長度從螺帽末端算起有10~50 mm。使用NB-800聲控式扭矩扳手檢測扭力矩：頂錨桿不小于400 N·m，幫錨桿不小于400 N·m。使用LDZ-200型拉力計檢測拉拔力：拉拔力要求不小于157 kN。嚴禁使用失效藥卷或不合格藥卷，嚴禁隨意更改藥卷和錨索規格。

3 總結

15313綜放工作面回撤通道采用沿頂留巷施工工藝后，通過實際應用取得了顯著應用成效：

1）15313工作面回撤通道沿15號煤層頂板布置后，由于煤層頂板主要以泥巖為主，巖體差層狀結構，膠結穩定性好，相比傳統留頂煤布置方式，頂板便于安全管理，提高了頂板支護效果，降低了頂板支護失效率，減少了后期維護頂板帶來的隱患和使用注煤體加固劑造成的成本消耗。

2）15313工作面回撤通道布置優化后減少了工作面上隅角瓦斯積聚，降低了工作面發生瓦斯事故的可能性。同時減少了采空區遺煤造成的CO濃度、溫度升高導致的煤層自燃現象的發生。

3）15313綜放工作面末采及回撤通道采用上層施工工藝技術試驗的成功，可以為該礦井其他相似條件的工作面末采做回撤通道提供寶貴經驗。