綜放面雙排垛式支架支護在收尾回撤期間的應用

張立軍， 馬國偉

（1.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；2.陜煤煤業(yè)化工技術研究院， 陜西 西安 710000）

引言

目前我國綜（采）放工作面收尾回撤主要采用機掘回撤通道、預掘回撤通道、預掘多通道回撤通道等方法解決工作面設備搬家倒面工程。工作面末采期間礦山壓力顯現較為強烈，回撤通道巷道圍巖支護與控制是影響工作面搬家倒面安全與時效性的一項重要課題。機掘回撤通道是大多數煤礦工作面收尾回撤首選方案，其最大的優(yōu)點是機掘回撤通道巷道放置時間短、礦山壓力顯現弱，同時可以有效克服預掘回撤通道收尾回撤期間常遇到的難題：停采線位置正好處在工作面老頂周期來壓步距內，頂板管理困難，巷道變形大，治理難度大[1-5]。為此，斜溝煤礦采用預掘回撤通道作為末采期間搬家倒面的通道，采用雙排垛式支架支護回撤通道頂板工況試驗，本文整理該工況試驗工作面末采期間礦壓顯現規(guī)律，為礦井綜放工作面末采收尾搬家倒面相關課題提供依據。

末采工作面收尾貫通示意圖如圖1 所示，雙排垛式支架回撤通道布置示意圖如圖2 所示。

圖1 末采工作面收尾貫通示意圖

圖2 雙排垛式支架回撤通道布置示意圖

1 末采期間老頂來壓規(guī)律分析

預掘回撤通道巷道長度為245 m（幫—幫）、寬度為4.8 m，巷道高度采用分段設計，巷道中部40 m 巷高為4.8 m，其余段巷高為4.5 m。工作面接近末采期間提前在預掘回撤通道內共計布置67 個垛式支架，垛架間距為1.75 m，距兩幫分別為0.4 m，中間過道距離0.6～0.8 m。

23107 綜放面末采期間工作面推進距停采線26 m 左右，礦山壓力顯現明顯加劇。現場觀測表明，制約老頂頻繁擾動最主要的因素是回采工作面末采期間的推進速度，工作面正常推進量為4.2 m/d，老頂周期來壓步距為14.1～17.6 m，但在工作面末采收尾回撤期間速度為0.8 m/d，相對應的老頂周期來壓步距也發(fā)生明顯變化，詳見表1。工作面末采期間支架上鋪網、上圓木等工序加劇了老頂覆巖破斷程度，根據現場布點及礦壓在線監(jiān)測系統數據整理顯示，老頂周期來壓步距平均降為7.4～10 m。

表1 老頂來壓步距m

2 收尾期間圍巖礦壓分析

2.1 礦壓監(jiān)測方案

基于十字布點法，預先在預掘回撤通道內布置13 個測點，以便詳細監(jiān)測巷道頂板及兩幫變化情況，為了能夠實時動態(tài)監(jiān)測雙排垛式支架支護頂板時老頂覆巖擾動礦壓顯現情況，特設計預先在回撤通道內垛式支架上安裝頂板礦山壓力在線監(jiān)測系統。

2.2 礦壓規(guī)律分析

1）工作面推進至停采線26 m 處，回撤通道內中部約30 m 頂板出現1～5 mm 移近量；推進至22.8 m時，回撤通道內巷道頂板整體出現沉降量；推進至8.8 m 時，頂板下沉量出現較為明顯線性增量。推進至貫通過程中，回撤通道內頂板下沉量呈現峰值，同時礦壓在線監(jiān)測系統監(jiān)測顯示工作阻力增至44.2～45.8 MPa（表2）。

表2 垛架礦壓數據MPa

回撤通道頂板下沉規(guī)律為：中間部分下沉大，兩端部分下沉相對小，最大下沉值為368 mm。回采工作面一側幫部片幫較為嚴重，片幫最大值為820 mm，另一側圍巖整體較為完整。

2）工作面貫通后，預掘回撤通道內布置的雙排垛式支架整體未出現持續(xù)卸載情況，支架工作阻力恒定，回撤通道頂板累計最大下沉量達到806 mm后未再出現持續(xù)變化的情況，見圖3。

圖3 下沉量數據累計

3）末采期間預掘回撤通道內礦壓顯現以中間頂板下沉為主，最大變形速度為98.3 mm/d，兩端部頂板最大變形速度為17.6 mm/d，回撤通道內頂底板變形速度曲線如圖4—圖7 所示。

圖4 6 號測點變形規(guī)律

圖7 7 號測點變形規(guī)律

3 結論

綜放面預掘回撤通道雙排垛式支架支護頂板方案，礦山壓力顯現規(guī)律表現為以頂板下沉為主；工作面推進至停采線26 m 處頂板開始出現下沉量，推進至8.8 m 下沉量最為顯著；工況試驗印證了預掘回撤通道分段式設計巷高的必要性；預掘回撤通道采用雙排垛式支架支護頂板滿足搬家倒面順利開展。

圖5 4 號測點變形規(guī)律

圖6 3 號測點變形規(guī)律