應力區(qū)綜采工作面快速回撤工藝研究

石 凱

（晉能控股煤業(yè)集團白洞礦業(yè)公司， 山西 大同 037031）

引言

綜采工作面回采到位后需在設計位置布置回撤通道，并對工作面內(nèi)所有機電設備進行有序回撤。受地質(zhì)構(gòu)造、采空區(qū)等影響，當回撤通道布置在應力區(qū)時，回撤通道圍巖受應力破壞嚴重，圍巖穩(wěn)定性差，同時對于綜合機械化回采面，由于工作面內(nèi)機電設備布置數(shù)量多、分布范圍廣，若不采取合理有效的快速回撤工藝，不僅降低了工作面回撤效率，增加了設備故障率，而且增加了回撤周期，嚴重威脅著工作面后期快速回撤。

1 8113 工作面概述

8113 工作面長度為151 m，回采可采長度為1 400 m，工作面回采煤層為石炭系5 號煤層，煤層平均厚度為9.05 m，平均傾角為8°，煤層普遍有3－8層夾石，夾石厚一般為0.10～0.30 m，夾石斷斷續(xù)續(xù)，不穩(wěn)定。工作面采用走向長壁后退式綜采低位放頂煤采煤法，采用一刀一放開采模式，多輪間隔順序放煤，即粗放、細放、精放三大步驟，采空區(qū)頂板采用全部垮落法管理；工作面根據(jù)所選液壓支架的支撐高度、工作面煤層厚度以及采煤機的最大采高等因素綜合考慮，最終確定工作面留頂見底開采，采高為3.2 m。

8113 工作面回采期間工作面內(nèi)共計安裝104架支架，其中ZTZ20000/23/40 型端頭支架1 架，ZFG10450/26/40 型過渡支架7 架，ZF12000/23/35 型中間支架96 架，采用MG400/930-WD 型雙滾筒采煤機，本面采用前部刮板運輸機型號為SGZ800/800，后部刮板運輸機型號為SGZ1000/1400。截止目前8113 工作面已回采到位，且其回撤通道已施工到位[1-2]。

2 回撤通道安全支護技術(shù)

2.1 回撤通道支護設計及現(xiàn)狀

2.1.1 回撤通道支護設計

8113 工作面回撤通道長度為151 m，通道高度為3.2 m，寬度為4.0 m，回撤通道頂板及煤壁主要采用錨桿、鋼帶、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護，頂板采用的鋼帶為W 型鋼帶，長度為4.8 m，每根鋼帶配套5 根錨桿，錨桿長度為2.5 m，直徑為22 mm，錨桿布置間距為1.0 m，鋼帶沿工作面傾向布置，相鄰兩根鋼帶疊加一根錨桿布置，鋼帶布置排距為1.0 m；工作面煤壁采用單錨桿支護，錨桿長度為2.0 m，直徑為20 mm，錨桿布置間排距為1.0 m，錨桿外露端安裝一根長度為0.45 mW 型鋼帶。

2.1.2 支護現(xiàn)狀

8113 工作面回撤通道布置在里程牌1 198 m處，回撤通道施工期間在45 號-87 號支架前方揭露一條F4 斷層，斷層落差為1.9 m，傾角為47°，在施工期間回撤通道區(qū)域頂板及煤壁出現(xiàn)局部破碎現(xiàn)象，回撤通道施工7 d 后斷層區(qū)頂板出現(xiàn)離層、下沉，最大下沉量為0.45 m 且伴隨著頂板斷裂，原頂板鋼帶在應力作用下出現(xiàn)嚴重變形現(xiàn)象，局部錨桿支護失效。

2.2 回撤通道加強支護設計

為了防止回撤通道頂板出現(xiàn)冒漏事故，保證工作面后期安全快速回撤，決定對斷層區(qū)頂板采用“注漿+施工錨索吊棚”聯(lián)合支護。

1）注漿加固：回撤通道施工完后在45～87 號支架前方頂板施工兩排注漿鉆孔，鉆孔與頂板成60°夾角布置，鉆孔深度為4.0 m，直徑為45 mm，鉆孔布置間距為5.0 m，布置排距為2.5 m；鉆孔施工完后對鉆孔內(nèi)進行注漿施工，注漿液采用馬麗散漿液，單孔注漿量為45 kg，注漿壓力為1.5 MPa，注漿完成后及時對注漿鉆孔進行封堵。

2）錨索吊棚施工：斷層區(qū)頂板注漿加固后，對頂板施工縱向錨索吊棚，錨索吊棚垂直工作面煤壁布置，錨索吊棚長度為3.5 m，每架吊棚由3 根長度為8.3 m 長錨索起吊，吊棚布置排距為2.0 m，頂板共計施工35 架。

3 工作面快速回撤工藝

3.1 工作面回撤順序

為了提高工作面回撤效率，必須對工作面設備回撤順序進行優(yōu)化，通過技術(shù)研究，決定對運輸順槽設備（帶式輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、設備串車）與工作面采煤機、刮板輸送機同步回撤；在回撤運輸順槽，設備施工人員同時在采煤機拆卸硐室內(nèi)及時對采煤機滾筒、電纜以及刮板輸送機進行拆卸，工作面內(nèi)設備拆卸后就地擺放；當運輸順槽內(nèi)設備拆卸且運輸完后，在機頭硐室內(nèi)安裝一部回柱絞車；利用雙向叉車對工作面刮板輸送機及采煤機進行搬運。

3.2 液壓支架回撤

待工作面及運輸順槽內(nèi)機電設備回撤結(jié)束后，最后回撤工作面液壓支架。采取合理有效的液壓支架回撤工序?qū)τ诠ぷ髅婊爻钒踩哂兄匾饬x。白洞礦通過研究決定采用雙架掩護后退式支架回撤工藝[3-5]。

1）待工作面內(nèi)刮板輸送機、采煤機全部回撤完后，分別在機頭、機尾硐室內(nèi)以及工作面中部安裝三臺無極雙向絞車。

2）支架從尾部向頭部后退式撤架，首先采用工作面中部絞車將尾部104 號、103 號支架拉至回撤通道并調(diào)向，調(diào)向后支架與回撤通道平行布置，將該兩架支架作為掩護支架，如圖1 所示。

圖1 8113 工作面液壓支架回撤平面示意圖

3）掩護支架形成后開始回撤工作面內(nèi)液壓支架，首先采用工作面中部絞車將102 號支架拉至回撤通道，然后利用頭部絞車對支架進行調(diào)架，最后利用支架叉車將102 號支架運出工作面；支架運出后及時將兩架掩護支架前移，前移步距為1.75 m。

4）工作面液壓支架全部回撤結(jié)束后，由于掩護支架在前移過程中，支架后方與采空區(qū)形成三角區(qū)域，若不及時支護很容易發(fā)生垮落事故；所以對掩護支架后方的三角區(qū)域采用單體柱與木垛聯(lián)合支護，單體柱支設兩排，排距為1.5 m，間距為1.0 m，木垛支設一排，布置間距為5.0 m，木垛支設在距采空區(qū)側(cè)1.5 m 處。

4 應用效果

白洞煤礦對8113 工作面特殊地質(zhì)條件的回撤通道采取聯(lián)合支護技術(shù)后，工作面在后期回撤過程中回撤通道頂板未出現(xiàn)冒漏、破碎現(xiàn)象，大大提高了回撤通道頂板穩(wěn)定性；同時對工作面內(nèi)機電設備采取合理有效的回撤方案后，通過與已回撤結(jié)束的8112、8110 工作面相比，回撤周期縮短了5 d，提高了回撤安全系數(shù)，取得了顯著應用成效。