15106 工作面無煤柱回撤的支護和通風技術研究

郭 軍

（山西晉煤控股煤業集團長治仙泉煤業有限公司，山西 長治 046000）

1 概況

長治仙泉煤業15106 綜采工作面位于15#煤層一采區，其東側為原1502 工作面（未回采），西側為膠帶大巷，南側為主暗斜井保護煤柱，北側為15101工作面（已回采完成）。工作面標高776～793 m，地面標高1063～1161 m，蓋山厚度270～385 m。15106 綜采工作面走向長度為337 m，傾向長度為170 m，平均采高4.88 m，采用傾向長壁一次采全高全部垮落綜合機械化采煤。工作面采用一進一回U 型通風，15106 運輸順槽為進風巷，15106 回風順槽及15106 回風通道為回風巷。工作面巷道布置圖如圖1，煤層頂底板巖性見表1。

表1 煤層頂底板情況

圖1 15106 綜采工作面巷道布置圖

2 工作面無煤柱回撤方案

2.1 巷道布置

為完善15106 綜采工作面在開采保安煤柱時的進回風系統，需在15106 回風通道9.6 m 處（中對中）人工用風鎬支挖一條進風巷，巷道掘進斷面寬3.9 m，高3.8 m，長度約15 m，采用全錨索支護。由于在回采過程中巷道頂板壓力逐漸增大，巷道煤柱側的斜橫川采用打設密集木垛的方式進行支護[1-5]，分擔巷道壓力，如圖2。

圖2 15106 綜采工作面無煤柱開采巷道布置圖

2.2 補強支護

工作面回采結束后，15106 工作面回風通道作為工作面撤架通道使用，兩側強烈采動應力作用導致該巷道頂板壓力增大。同時，新掘進風巷與斜橫穿之間形成的三角煤柱，受到共工作面強烈采動應力作用，頂板維護困難，必須加強支護。

（1）15106 工作面回風通道頂板補強支護。采用錨索補強，補強錨索采用“二〇二”布置，間距2000 mm，排距2400 mm；每隔兩排錨桿打設一排補強錨索，與原巷道頂板錨索交錯布置，形成“二二”布置形式；錨索型號為SKP22-1/1720-6300，垂直頂板施工。

（2）端頭三角區。15106 運輸順槽0～10 m 段及15106 工作面回風通道與15106 運輸順槽之間斜橫川的頂板，在巷道原支護的基礎上對巷道回采側頂板打設一排鎖口錨索。錨索型號為SKP22-1/1720-6300，排距為1400 mm，錨索距回采側幫部300 mm，均與巷道頂板垂直。

2.3 沿空留巷

當綜采工作面推進到317 m 時，在1#支架后和2#支架左側打設一排密集木點柱，木點柱要挖300 mm 的柱窩，并和頂板錨索聯鎖，相鄰點柱之間采用鈀釘和8#鐵絲在點柱1 m 處和3 m 處進行聯鎖。在木點柱內側用磚砌擋風墻（木點柱距擋風墻300 mm），形成進風巷，木點柱與擋風墻要緊跟工作面支架，嚴禁滯后造成漏風。撤出1#支架、轉載機和破碎機，逐漸調整工作面角度（機尾推進速度要比機頭推進速度快），如圖3。

圖3 15106 工作面沿空留巷示意圖

2.4 超前支護

工作面末采階段，需撤出兩側順槽的超前支架，采用單體柱架棚支護，具體支護如下：

（1）15106 運輸順槽采用DW45-350/110X 型單體液壓柱配合3000 mm 長π 型鋼梁進行支護，π 型鋼梁與巷道平行布置，每根梁采用3 根單體柱支撐，π 型鋼梁正中一根，距頂梁兩端300 mm各一根。巷道內共支護3 列單體柱，工作面側幫部布置一列，距幫500 mm，行人側布置兩列，第一列距幫300 mm，第二列距幫1100 mm，支護總長度不低于20 m（不少于20 排）。在回采過程中，15106 進風巷和15106 斜橫川之間的三角煤柱頂板壓力逐漸增大。為了防止煤柱片幫，需提前在煤柱周圍打設一圈密集木點柱，木點柱挖300 mm 的柱窩，相鄰點柱之間采用鈀釘和8#鐵絲在點柱1 m 處和3 m 處進行聯鎖。

（2）15106 回風順槽超前支護距離不得小于20 m，超前支護方式采用單體柱配合1200 mm 雙楔鉸接頂梁進行支護，鉸接頂梁與巷道平行布置，每根梁正中采用一根單體柱支撐，共支護3 列單體柱，超前支護單體柱排距為1200 mm，列距1850 mm，幫部兩列距幫600 mm。

2.5 通風方式

工作面采用“一進一回”U 型通風方式，即利用15106 運輸順槽聯絡巷作為進風巷，修建擋風墻將風流引到工作面，15106 回風順槽和15106 回風通道為回風巷，如圖4。在15106 斜橫川兩端各施工一個調節風墻，并在15106 進風巷口（靠近15106 回風通道端）施工一個調節風墻，調節風墻下部預留一個地溝溜口，以保證通風系統穩定。15106 工作面回采至15106 進風巷口處時，由于擋風墻和進風巷之間進風斷面變小，需對工作面風量進行實時監測，工作面風量不足，通過局部通風機對工作面進行供風。

圖4 15106 工作面通風系統圖

工作面尾部貫通后采用壓入式局部通風機對工作面進行供風。提前在膠帶大巷安裝局部通風機，風筒經15106 運輸順槽聯絡巷接至工作面，待工作面機尾與15106 回風通道貫通后，開啟局部通風機進行供風，如圖5。

圖5 15106 工作面貫通后通風系統圖

2.6 運輸系統

工作面推進到317 m 時，拆除15106 運輸順槽內的轉載機和破碎機，在15106 進風巷和15106 回風聯絡巷內各鋪一部溜子，在15106 回風聯絡巷內施工一個溜煤眼，形成運輸系統：

15106 綜采工作面→工作面刮板輸送機→15106進風巷一部溜子→15106 回風聯絡巷二部溜子→膠帶大巷皮帶→集中膠帶下山皮帶→暗斜井皮帶→主斜井皮帶→地面生產系統。由于15106 運輸順槽內的破碎機拆除，需安排專人用大錘對工作面拉出的大塊煤矸進行破碎。

2.7 末采及撤架

工作面推進過程中要逐漸調斜，機尾推進速度比機頭推進速度快，尾部先貫通，回采過程中逐漸撤架。

3 效果分析

3.1 效果分析

15106 工作面到進風巷口至撤架結束，共計用時29 d，相比以往現掘撤架通道縮短近20 d。兩側順槽、15106 斜橫川及回風通道通過補強加固以后，巷道圍巖穩定，頂板下沉量控制較好，能夠滿足工作面開采和撤架使用要求。同時，末采留巷段回采期間，通過擋風墻引流和局部通風機供風，確保了工作面風量穩定，有效稀釋瓦斯，實現了工作面末采期間頂板和通風安全，為礦井無煤柱回撤時臨空側支護和采空區封閉提供了寶貴經驗。

3.2 經濟效益

通過優化15106 綜采工作面末采巷道布置、通風系統等，增加可采儲量2.4 萬t，按照噸煤平均售價335 元/t 計算，可增加煤炭收入804 萬元；同時，利用15106 回風通道作為撤架通道，減少了施工撤架通道的費用，加快工作面末采進度，降低末采成本，提高了巷道利用率，經濟效益顯著。

4 結語

結合仙泉煤業15106 工作面采礦技術條件，通過優化末采巷道布置和通風系統，實現末采階段無煤柱回撤，提升了礦井資源回收率；通過頂板錨索補強和架棚支護維護巷道頂板，保證了工作面末采和撤架期間的頂板安全，加快了末采進度，提高了巷道利用率，為礦井無煤柱開采提供了寶貴經驗。