綜采工作面末采期間圍巖控制技術(shù)

史黎翔

（山西柳林鑫飛毛家莊煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033300）

1 概述

山西柳林鑫飛毛家莊煤業(yè)有限公司8201 綜采工作面位于8#煤層二采區(qū)，西鄰華晉焦煤沙曲礦，東為實體煤層，北為8#煤層二采區(qū)下山大巷，南鄰鑫飛賀昌煤礦，上覆5#煤層5207 采空區(qū)。工作面所處位置井下標(biāo)高為545～572 m。

8201 工作面寬度182 m，順槽長度1918 m，煤層厚度3.22～4.39 m，平均3.77 m，煤層結(jié)構(gòu)簡單。頂?shù)装鍘r性見表1。

表1 8#煤層頂?shù)装鍘r性表

2 末采期間技術(shù)難題

2.1 工作面回采現(xiàn)狀

8201 工作面采用走向長壁式綜采一次采全高采煤法，采用MG300/730-GWD 型采煤機(jī)、SGZ764/630 型雙中心鏈可彎曲刮板輸送機(jī)、ZZG6000/21.5/44 液壓支架，距停采線還剩8 m。為了保證工作面內(nèi)機(jī)電設(shè)備后期能夠安全順利回撤，工作面回采至1713 m 時開始施工回撤通道，回撤通道長度為182 m，寬度為4.0 m，高度為3.8 m，具體施工工序如下：

（1）當(dāng)工作面回采至1714 m 處時，將支架移架到位后停止繼續(xù)回采，采用采煤機(jī)進(jìn)行空刀掃煤，清理工作面機(jī)道內(nèi)煤矸，并采用采煤機(jī)清掃煤壁凸凹不平處，保證工作面煤壁平直，消除工作面?zhèn)涡爆F(xiàn)象。

（2）采煤機(jī)從端頭進(jìn)刀開始施工回撤通道，工作面回采時進(jìn)刀深度為0.5 m，每次回采長度為30 m，每個循環(huán)割煤6 次，割煤完成后不進(jìn)行移架，及時對空頂處采取錨桿、錨索等進(jìn)行支護(hù)，回采通道往返割煤共計割煤8 個循環(huán)，直至割煤至停采線。

2.2 存在技術(shù)難題

（1）原支護(hù)設(shè)計。8201 工作面回撤通道初步設(shè)計頂板采用單錨桿、金屬網(wǎng)支護(hù)。錨桿長度為2.0 m，直徑為20 mm，錨桿布置間距為1.0 m，排距為1.2 m，共計布置四排，第一排距支架前探梁間距為0.3 m，錨桿外露端安裝一塊護(hù)幫托板。金屬網(wǎng)采用14#鉛絲編制而成，金屬網(wǎng)每卷長度為4.0 m，寬度為2.0 m。

（2）存在問題。8201 工作面末采期間，主要受北部F2、F5、F6、F7 四條斷層以及上覆5#煤層5207 采空區(qū)集中應(yīng)力影響。回撤通道施工后，頂板空頂時間長，頂板在應(yīng)力作用下出現(xiàn)剪切破壞。通過前期回撤通道施工現(xiàn)場來看，回撤通道頂板支護(hù)失效現(xiàn)象嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在局部錨桿斷裂變形、金屬網(wǎng)撕斷、頂板下沉以及局部冒漏等。

3 回撤通道聯(lián)合支護(hù)[1-5]

3.1 鋪設(shè)柔性纖維網(wǎng)

由于傳統(tǒng)頂板鋪設(shè)的金屬網(wǎng)無法實現(xiàn)全斷面連續(xù)支護(hù)，且在支護(hù)時金屬網(wǎng)載荷強(qiáng)度低，很容易出現(xiàn)破斷現(xiàn)象，所以決定對回撤通道采用柔性纖維網(wǎng)。

3.1.1 纖維網(wǎng)技術(shù)參數(shù)

8201 回撤通道安裝柔性纖維網(wǎng)為一種新型樹脂纖維聚合網(wǎng)材，每卷網(wǎng)長度為65 m，寬度為20 m，采用柔性纖維帶編制而成。纖維網(wǎng)具體技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 回撤通道柔性纖維網(wǎng)主要技術(shù)參數(shù)

3.1.2 纖維網(wǎng)安裝工藝

（1）在鋪設(shè)纖維網(wǎng)前，先在液壓支架上固定絞盤，絞盤固定在支架前立柱上，距底座高度為0.5 m，采用卡纜進(jìn)行固定。絞盤上纏繞直徑為8 mm、長度為20 m 鋼絲繩，鋼絲繩一端活頭穿過支架頂梁下方的吊環(huán)上，然后將鋼絲繩沿纖維網(wǎng)橫向穿過，端頭與纖維網(wǎng)橫邊固定，每隔一個支架安裝一個絞盤，共計安裝58 個絞盤。

（2）每卷纖維網(wǎng)長度為60 m，采用之間護(hù)幫板將第一卷網(wǎng)挑起與頂板接觸嚴(yán)實并保證平整，然后采用長度為2.0 m 錨桿將纖維網(wǎng)固定在頂板上，固定錨桿間距為5.0 m。第一卷網(wǎng)鋪設(shè)后依次鋪設(shè)第二卷網(wǎng)，鋪設(shè)工藝相同，工作面共計鋪設(shè)3 卷網(wǎng)。

（3）在割煤前搖動絞盤將纖維網(wǎng)盤起至支架頂梁下方，割煤后放下纖維網(wǎng)并跟機(jī)進(jìn)行移架，移架后再次盤起纖維網(wǎng)保證采煤機(jī)空刀掃煤。

3.2 錨桿（索）支護(hù)

當(dāng)工作面回采至1713 m 處時停止移架，采煤機(jī)繼續(xù)往返割煤，頂板柔性網(wǎng)采用錨桿（索）進(jìn)行支護(hù)，頂板共計布置四排錨桿，兩排單錨索。

（1）錨桿布置方式。頂板采用長度為2.5 m、直徑為22 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，5 根錨桿為一組，錨桿布置間距為1.0 m，每組錨桿外露端安裝一根長度為4.5 m、寬度為0.28 m“W”型鋼帶，相鄰兩根鋼帶疊加布置，錨桿布置排距為1.0 m，其中第一排、第四排錨桿與支架前探梁以及煤壁間距為0.5 m。

（2）錨索布置方式。頂板錨索采用“九股一芯”高預(yù)應(yīng)力鋼絞線，長度為8.3 m，直徑為21.8 mm，兩排錨索布置在相鄰兩排錨桿之間，布置間距為2.0 m，排距為3.0 m，兩排錨索成邁步式布置。

3.3 П 鋼棚支護(hù)

待回撤通道施工到位且頂板錨桿（索）全部施工完后，在煤壁側(cè)架設(shè)П 鋼棚，如圖1 所示。П鋼棚梁長度為4.0 m，棚梁一端插入支架頂梁上方0.2 m，另一端采用兩根DW28-300/110 液壓單體柱進(jìn)行支設(shè)，兩根單體柱布置間距為0.5 m，其中第一根單體柱距煤壁間距為0.2 m，第二根距煤壁間距為0.7 m，П 鋼棚布置排距為1.0 m。

圖1 8102 工作面回撤通道聯(lián)合支護(hù)示意圖（mm）

4 結(jié)論

回撤通道支護(hù)進(jìn)行合理優(yōu)化后，對回撤通道頂板安裝了3 臺YH-300 型數(shù)字顯示離層儀，安裝間距50 m。通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)現(xiàn)，回撤通道施工后6 d 內(nèi)頂板出現(xiàn)塑性變形，頂板中部出現(xiàn)下沉，下沉量為0.14 m，6 d 后頂板變形量逐漸減小，11 d后頂板趨于穩(wěn)定，頂板最大下沉量為0.18 m，工作面在后期回撤時未出現(xiàn)斷裂、冒漏現(xiàn)象。