綜采工作面應力區回撤通道安全支護技術

詹虎榮

（山西新景礦煤業有限責任公司，山西 陽泉 045000）

1 15028 綜放工作面概況

15028 綜放工作面井下位于丈八一區東南部，東為礦界，南為15029 工作面（正掘），西隔采區巷道為15009 工作面（未掘），北為80204 工作面（已采）。工作面上方3 號煤大部已采、6 號煤局部已采，8 號煤、9號煤、12 號煤、13 號煤未采。

15028 綜放工作面走向長1 030 m、傾斜長196 m，面積201 880 m2。工作面所采15 號煤層賦存較穩定，結構復雜，屬中灰、低硫、低磷、高發熱量的優質無煙煤，煤層以亮煤、鏡煤為主，內生裂隙發育，含少量黃鐵礦結核。本工作面煤層總厚5.57～7.81 m，平均厚度6.66 m；煤層傾角3°～14°，平均傾角8°；可采指數1；變異系數11.98%；儲存穩定。

15028 工作面老頂為10.07 m 的深灰色石灰巖，夾2～3 層灰黑色泥巖，含腕足類動物化石，裂隙內充填方解石脈，俗稱四節石灰巖；直接頂為2.78 m 的灰黑色泥巖，含植物化石，底部碳質增多；直接底為4.93 m的灰黑色砂質泥巖，含黃鐵礦結核和植物化石；老底為7.59 m 的灰白色中粒砂巖，含黑色礦物、云母，泥質膠結，有時相變為砂質泥巖。

15028 工作面于2021 年8 月12 日施工到位，8 月15 日早班開始施工回撤通道，回撤通道長度為196 m、寬度為4.0 m、高度為3.5 m，回撤通道采用采煤機施工，截止8 月17 日早班回撤通道已施工1.5 m。

2 回撤通道施工現狀及問題分析

2.1 回撤通道施工現狀

2.1.1 支護現狀

15028 工作面回撤通道初步設計頂板采用回風巷W 鋼帶+經緯網+Φ20 mm×2 400 mm 螺紋鋼錨桿聯合支護，采用Φ21.6 mm×6 200 mm 錨索進行補強支護。兩幫采用Φ20 mm×2 000 mm 麻花錨桿+菱形網+花式托板支護，采用Φ17.8 mm×5 200 mm 錨索進行補強支護。具體支護方式如下：

1）W 型鋼帶長度為4.8 m，鋼帶上布置5 個支護孔，孔間距為1.1 m，鋼帶寬度為0.25 m，W 型鋼帶與錨桿配合使用，錨桿長度為2.0 m，錨桿采用反麻花式，每根錨桿采用一支MSK23/35 型錨固劑進行錨固。W 型鋼帶布置排距為1.0 m，回撤通道頂板設計布置5 排，第一排施工在距之間前方0.3 m 處[1]。

2）頂板共計布置兩排單錨索，錨索長度為5.2 m、直徑為17.8 mm，錨索布置在兩排鋼帶之間，單錨索布置間距為3.0 m，錨索采用一支MSK23/35 型和一支MSK23/60 型錨固劑錨固。

3）巷幫采用單錨桿支護，錨桿長度為2.0 m、直徑為20 mm，共計布置3 排錨桿，錨桿布置排距為1.2 m、間距為1.5 m。

2.1.2 掘進現狀

15028 工作面回撤通道在掘進過程中位于回風順槽側揭露一條F5 正斷層，斷層從75 號支架向回風順槽側延伸，斷層與回撤通道布置夾角為47°，回撤通道在施工過程中受斷層等影響，頂板、煤壁出現嚴重應力顯現現象，主要表現在回撤通道頂板破碎嚴重，煤壁片幫等，導致原頂板支護失效嚴重。

2.2 回撤通道圍巖破碎機理

1）集中應力影響：15028 工作面回撤通道北部為80204 工作面，回撤通道在施工期間受F5 正斷層以及鄰近采空區集中影響，圍巖破碎嚴重，出現卸壓破壞作用。

2）圍巖穩定性差：15028 工作面回撤通道沿15號煤層底板進行施工，預留頂煤厚度為2.9 m，煤層穩定性差，頂煤在采動影響下承載能力降低，頂煤出現裂隙發育。

3）支護強度低：原回撤通道頂板采用W 型鋼帶支護截面積小，且支護強度低易出現斷裂現象，頂板錨桿長度為2.5 m，錨桿錨固段位于頂煤裂隙帶內，錨桿支護失效率高[2]。

3 回撤通道安全支護技術應用

3.1 錨桿鋼帶支護優化

1）頂板錨桿優化：為了保證頂板錨桿錨固在穩定巖體內，決定對原頂板錨桿進行優化，優化后的錨桿長度為3.5 m、直徑為22 mm，錨桿桿體最大屈服強度為455 MPa，每根錨桿采用一支MSK23/35 型和一支MSK23/60 型錨固劑進行錨固，錨固力為190 kN，預緊力400 N·m。

2）鋼帶優化：為了提高鋼帶支護面積以及支護強度，將原來頂板采用的W 型鋼帶優化為JW 型鋼帶，鋼帶寬度為0.28 m、厚度為4 mm，鋼帶橫截面呈JW型，鋼帶最大抗壓強度為380 MPa，與傳統W 型鋼帶相比，JW 型鋼帶在支護時不會對破碎頂板產生切頂破壞作用。

3.2 組合錨索支護

為了提高錨索支護質量，解決傳統錨索支護時支護長度有限、支護質量差等技術難題，決定對原頂板單錨索支護進行優化，采用組合錨索支護[3]。

15028 工作面回撤通道施工的組合錨索主要由恒阻錨索以及組合托板組成，每組組合錨索由3 種不同規格的組合錨索，分別為長度為6.3 m、直徑為21.8 mm 錨索，長度為8.3 m、直徑為21.8 mm 錨索、以及長度為10.3 m、直徑為21.8 mm 錨索；組合托板長度及寬度為0.5 m，托板上布置3 個直徑為30 mm 錨索支護孔。

回撤通道頂板施工兩排組合錨索，第一排組合錨索施工在第一排與第二排JW 型鋼帶之間，組合錨索布置間距為3.0 m，相鄰兩排組合錨索布置間距為2.0 m，且兩排組合錨索交錯布置，錯距為1.5 m。

3.3 梯形棚支護

為了提高回撤通道鋼帶之間聯動支護作用，在回撤通道頂板施工梯形棚進行加強支護。

施工的梯形棚長度為3.5 m、寬度為0.5 m，梯形棚主要由圓鋼梯形梁和恒阻錨索組成；每架梯形梁由5 根長度為3.5 m 圓鋼焊制而成，梯形梁上預留兩個錨索支護孔，孔間距為2.0 m，錨索長度為6.0 m、直徑為17.8 mm。

梯形棚回撤通道垂直布置，如圖1 所示，梯形棚布置間距為5.0 m，兩根錨索分別施工在相鄰兩排鋼帶之間。

圖1 優化后15028 工作面回撤通道支護示意圖（單位：mm）

3.4 L 型鋼帶支護

通過現場觀察發現，回撤通道在施工過程中煤壁片幫主要原因之一是煤壁與頂板之間三角煤柱破碎、垮落，所以為了防止回撤通道施工完后回撤通道煤壁垮落，決定在煤壁與頂板之間施工L 型鋼帶進行加固。

L 型鋼帶采用W 型鋼帶焊制而成，呈L 形，長邊長為1.0 m、短邊長為1.5 m，鋼帶上布置3 個錨桿支護孔，分別布置在長短邊以及角上，L 型鋼帶布置時短邊布置在頂板上，長邊布置在巷幫上。L 型鋼帶布置排距為1.5 m，L 型鋼帶安裝時采用長度為2.0 m、直徑為20 mm 的左旋無縱筋螺紋鋼錨桿進行固定。

4 結語

2021 年8 月29 日15028 工作面回撤通道已施工到位，通過對回撤通道支護進行優化后，在后期施工過程中回撤通道圍巖未出現破碎變形現象，實踐證明：回撤通道支護優化后能夠對集中應力區圍巖進行有效控制維護，達到了預期支護效果，取得了顯著應用成效。