綜采工作面大斷面回撤通道支護設計

丁 峰，黨 其

（1.晉能控股煤業集團王家嶺煤礦，山西 忻州 036600；2.山西煤炭運銷集團設計院研究有限公司，山西 太原 030000）

1 王家嶺煤礦18104 工作面概述

晉能控股煤業集團王家嶺煤礦18104 工作面回撤通道沿4 號煤層底板掘進，全煤厚為7.01～7.24 m，凈煤厚為5.51～6.29 m，全煤平均厚度為5.7 m，煤層中含2～3 層穩定夾矸，多為炭質泥巖及砂質泥巖，傾角4°～9°，掘進段破底0.2～0.5 m，為高嶺質泥巖和泥巖，煤層局部裂隙發育，裂隙基本延南北展布。煤層頂底板情況：老頂，巖性主要為粗砂巖、含礫粗砂巖，局部為中細砂巖，中厚-厚層狀，水平層理，交錯層理發育，鈣泥質膠結，分布穩定，厚度為2.5～9.75 m；直接頂，巖性主要為炭質、砂質泥巖及薄煤層互層，沿層面微細軟弱面較為發育，頂板穩定性較差，厚度為0.6～3.5 m；偽頂，巖性主要為炭質泥巖，薄層狀，水平層理，厚度為0.1～0.2 m；直接底，巖性主要為砂質泥巖、細砂巖，厚度為0.53～1.2 m。

18104 工作面設計走向長度為1 450 m，傾向長度為300 m，工作面采用綜合機械化回采工藝，截止目前工作面已回采至1 380 m，掘停采線15 m；為了便于工作面設備后期安全快速回撤，決定在停采線處施工一條回撤通道，設計回撤通道長度為300 m，寬度為5.0 m，高度為4.0 m。

2 回撤通道施工方案確定

2.1 原回撤通道施工方案

18104 工作面回撤通道初步設計采用提前對回撤通道進行施工；當18104 工作面回采至距停采線20 m 處工作面停止回采，在停采線前方5.0 m 處采用爆破的方式進行回撤通道施工，回撤通道施工期間在運輸順槽帶式輸送機上方安裝一部P-60B 型隔爆耙巖機進行出煤，當回撤通道施工長度達30 m時在回撤通道內安裝一部40T 刮板輸送機聯合耙巖機出煤；回撤通道施工期間對頂板及工作面側煤壁及時采用金屬錨桿（索）進行支護，對古塘側煤壁采用玻璃鋼錨桿支護；回撤通道施工完后工作面繼續回采，當工作面回撤通道時及時與工作面貫通即可。

2.2 主要存在的問題

1）對工作面回采影響大：提前施工回撤通道時，工作面受掘進影響必須停止回撤，而且采用爆破施工時，受爆破震動影響，工作面頂板影響大，很容易出現端面破碎、煤壁片幫現象。

2）施工工序復雜：提前施工回撤通道時需安裝耙巖機、刮板輸送機，工作面內安裝機械設備數量多，而且施工工序復雜，回撤通道整體施工周期長。

3）支護成本費用高：回撤通道提前施工時需對回撤通道兩幫及頂板及時進行支護，而工作面回采與回撤通道貫通后，采空區側煤幫支護無法回收，導致通道支護成本費用高。

4）采動影響嚴重：回撤通道施工完后工作面在回采過程中，通道內圍巖受工作面超前應力影響大，當工作面回采至距回撤通道5～10 m 時回撤通道圍巖變形嚴重，伴隨著頂板及煤壁冒漏、片幫現象，需對回撤通道二次維護；同時工作面與回撤通道貫通期間頂板承載強度降低，很容易發生頂板垮落事故。

2.3 回撤通道施工方案確定

為了提高工作面回采效率，縮短回撤通道施工周期，決定采用采煤機直接施工回撤通道，具體施工方法如下：

1）工作面回采至掘停采線5.0 m 處及時調整工作面偽斜，并將工作面機道處浮煤運輸干凈，將工作面液壓支架移架到位。

2）將采煤機移至端頭，然后從端頭斜切進刀割煤，割煤深度為0.5 m，當采煤機割煤長度為50 m后及時停止割煤，對工作面頂板進行支護；支護后采用超前分段移架及時對頂板及煤壁進行支護。

3）待頂板支護后采煤機繼續割煤，以此類推直至工作面第一刀割煤完成；第二道割煤工序與第一刀相同，直至工作面回撤通道寬度達5.0 m 后及時對煤壁進行支護，整個回撤通道施工完成。

3 回撤通道支護設計

通過技術研究決定對18104 工作面回撤通道采用“錨桿+錨索+鋼筋焊結網+鐵絲網+W 鋼帶”聯合支護設計[1-3]。

1）頂板錨桿采用左旋螺紋鋼（25MnSi），Ф22 mm×2 400 mm，頂錨桿鉆孔深度2.35 m，外露50 mm，排距1.3 m，間距1.0 m；采用規格為BHW-280-4-4800，寬度280 mm，厚度4 mm，長度4.8 mW 型鋼帶，并與頂、幫錨桿配套使用。錨桿托盤厚度為10 mm 穹形錨桿托盤，規格為150 mm×150 mm×10 mm。

2）幫錨桿鉆長度為2.0 m，排間距為1.0 m，每排4 根錨桿，上幫錨桿距離頂板300 mm，幫錨桿向頂底板傾斜約20°；同時在工作面側煤壁上布置2 排錨索，錨索排距2.0 m，縱向布置，垂直巷幫，上部距頂板1.5 m，幫錨索長度為4.3 m，直徑為17.8 mm。

3）頂錨索采用19 股鋼絞線，Ф21.8 mm×8300mm，鉆孔深度8.3 m，外露長度為150～250 mm；頂板共計布置三排錨索，錨索排距為2.0 m，間距為3.0 m，垂直頂板布置；采用鋼托板與頂錨索配套使用，如圖1 所示。

圖1 18104 回撤通道聯合支護剖面示意圖（未標單位：mm）

4）頂板及幫鋪設雙層網，內層用8 號鐵絲編織的菱形金屬網，網孔尺寸50 mm×50 mm；外層用Ф6.0 mm 鋼筋焊接，網孔尺寸為100 mm×100 mm 的矩形網。網片搭接采用“半網魚鱗”式，用16 號雙股鉛絲聯接，每隔200 mm 聯網一道。

5）頂板每根錨桿及錨索采用K2360 和Z2360錨固劑各一支，安裝錨固劑時，K2360 在前，Z2360在后；錨桿設計錨固力150 kN，預緊扭矩不低于250 N·m；錨索設計張拉力不低于250 kN。

4 結語

截止2021 年3 月12 日18104 工作面回撤通道已施工完成，通過對回撤通道施工工藝進行優化后，通過實際應用效果來看，采取采煤機施工回撤通道的方法相比傳統提前施工回撤通道方法，施工周期縮短了6.5 d，支護成本費用減少12.8 萬元，實現了工作面回采與回撤通道同步施工，保證了施工安全，回撤通道施工期間未出現頂板破碎、煤壁垮落現象，取得了顯著應用成效。