綜采工作面回撤通道支護技術應用

姜青林，高翔宇

（1.王家嶺煤業有限公司，山西 忻州 036600；2.晉能控股山西科學技術研究院（太原）科技公司，山西 太原 030000）

1 18104 工作面概述

王家嶺煤業有限公司18104 工作面位于井田一采區，工作面北部為石塘村、石塘河保護煤柱及設計的開拓運輸巷，南部73 m 為井田邊界，西部為設計的18106 回采工作面，東部為18102 工作面采空區。

18104 工作面設計走向長度為1616 m、傾向長度為300 m，截至目前工作面已回撤至1516 m，距停采線還剩20 m，工作面回采到位后需在停采線位置施工一條回撤通道，18104 回撤通道沿山西組4 號煤層掘進，煤層平均厚度為6.15 m，地面標高+933.6～+1135 m，井下標高+546～+582 m，全煤厚為7.01～7.24 m，凈煤厚為5.51～6.29 m，全煤厚度平均為5.7 m，煤層中含2～3 層穩定夾矸，多為碳質泥巖及砂質泥巖，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。

當工作面回撤至停采線位置時工作面支架停止前移，通過支架推移桿推移刮板輸送機前移，采用采煤機進行回撤通道施工，回撤通道為矩形斷面，掘進寬度4 m、高度3.5 m、長度300 m。由于回撤通道與盤區大巷預留80 m 保安煤柱，煤柱支撐強度低，且受回采應力影響回撤通道在施工過程中預計出現頂板破碎、巷幫垮落等應力顯現現象。針對這一技術難題，王家嶺煤礦通過技術研究，決定對回撤通道施工前、施工時以及施工后采取相應的支護技術[1-2]。

2 回撤通道施工前支護技術

18104 工作面采用低位放頂煤回采工藝，采煤高度為3.5 m，低位放煤高度為2.65 m，為了防止回撤通道施工時頂板出現垮落，回撤施工前10 m 采用托頂煤回采，為了防止頂煤垮落，決定對頂煤采取邁步式工字鋼棚支護。

1）當工作面回采至1531 m（距停采線5 m）處時工作面停止低位放頂煤回采工藝，采用托頂煤回采，托頂煤厚度為2.65 m，回采高度不變，在托頂煤回采前需調整工作面偽斜并將支架移架到位。

2）工作面托頂煤回采前先在支架前探梁前方依次吊掛金屬網，每卷均屬網長度為6.0 m，寬度為2.0 m，18104 工作面共計吊掛55 卷金屬網，金屬網吊掛后在前探梁前方0.5 m 處橫穿2 寸鋼管，每節鋼管長度為3.0 m，鋼管從金屬網網格穿過。

3）金屬網吊掛后工作面開始托頂煤回采，回采時前兩刀回采深度為0.5 m，回采兩刀后在工作面頂板施工第一排錨索吊棚，錨索吊棚主要由1 根長度為3.5 m、寬度為0.11 m 工字鋼梁和2 根長度為5.0 m、直徑為17.8 mm 錨索組成。

4）錨索吊棚施工時工字鋼梁必須與支架前探梁平行，工字鋼梁上錨索支護孔間距為1.75 m（支架寬度）；為了防止在移架時對吊棚錨索產生拽拉損傷，吊棚錨索施工在相鄰兩架支架之間[3]。

5）第一架錨索吊棚施工完后工作面繼續回采，當工作面托頂煤回采至534 m（距停采線2.0 m）處時施工第二排錨索吊棚，第二排錨索吊棚與第一排施工工藝相同，但是兩排錨索吊棚成邁步式布置。第二排錨索吊棚施工完后工作面繼續回采直至回采至停采線位置，如圖1 所示。

圖1 18104 回撤通道支護斷面示意圖（單位：mm）

3 回撤通道施工期間支護

18104 工作面回撤通道采用采煤機一次性成巷法施工工藝，回撤通道施工期間斷面大、圍巖受采動影響失穩嚴重，所以決定對回撤回撤通道頂板采取W型鋼帶、錨桿及錨索聯合支護。

3.1 鎖口錨索吊棚施工

1）當工作面回采至停采線位置時停止移架，調整支架確保頂梁位于同一水平線上，為了防止采空區頂梁在垮落過程中殘余應力對回撤通道產生剪切作用，在支架前探梁前方0.3 m 處施工1 排鎖口錨索吊棚。

2）鎖口錨索吊棚由11 號工字鋼梁和恒阻錨索組成，鋼梁長度為3.5 m，每架鋼梁采用2 根長度為8.3 m、直徑為21.8 mm 錨索起吊；鎖口錨索吊棚布置間距為1.0 m，與第二排錨索吊棚邁步式布置。

3.2 回撤通道頂板支護

對回撤通道決定采取鋼帶錨桿、單錨索以及金屬網聯合支護：

1）頂板共計施工鋼帶錨桿3 排，布置排距為1.0 m，第一排施工在鎖口錨索吊棚前方0.7 m 處；鋼帶采用W 型鋼帶，長度為4.8 m、寬度為0.22 m，鋼帶上布置5 個錨桿支護孔，孔間距為1.1 m。錨桿長度為2.5 m，直徑為22 mm。

2）鋼帶錨桿支護時鋼帶與支架前探梁平行布置，第一排第1 根鋼帶與端頭支架齊平；相鄰2 根鋼帶采用疊加搭接方式，如圖2 所示。

圖2 18104 工作面回撤通道支護平面示意圖（單位：mm）

3）第一排鋼帶錨桿施工完后施工第二排，第二排第1 根鋼帶與第一排第1 根鋼帶錯距為0.5 m，第三排與第二排錯距為0.5 m。

4）頂板共計施工2 排單錨索，施工在3 排鋼帶間隙處，布置間距為3.0 m、排距為1.0 m，錨索長度為5.5 m、直徑為17.8 mm。

5）回撤通道施工到位后需在機頭處施工1 條壁龕（采煤機拆裝硐室），長度為25 m、深度為1.0 m，壁龕內頂板同樣采用鋼帶錨桿支護，壁龕與順槽端頭搬角處頂板采用三組組合錨索支護[4-5]。

3.3 巷幫支護

回撤通道施工到位后需對回撤通道煤壁采取支護措施，決定對18104 回撤通道煤壁采取邁步式單錨桿支護并鋪設柔性纖維網。

1）護幫鋪設的柔性纖維網采用寬度為50 mm 纖維帶編制而成，網格規格為100 mm×100 mm，纖維網每卷長度為60 m、寬度為6 m，纖維網徑向抗拉強度為455 MPa，橫向抗拉強度為580 MPa。

2）鋪設纖維網時需在液壓支架前立柱安裝1 個絞盤，安裝間距為30 m，在端頭支架前方3.5 m 處安裝1 個固定錨桿將纖維網一端固定；然后纖維網通過直徑為14 mm 鋼絲繩穿拉；纖維網鋪設長度達30 m后再次固定1 個錨桿并在支架立柱上安裝1 個絞車盤，鋼絲繩通過絞車盤進行收緊；以此類推柔性纖維網全部與頂板固定完成。

3）纖維網固定后采用單錨桿將其與巷幫固定，巷幫共計施工2 排單錨桿，錨桿布置排間距為1.3 m，成邁步式布置。

4 回撤通道施工后支護

回撤通道施工完后為了防止殘余動壓對通道頂板及順槽頂板產生破壞，決定對回撤通道頂板采取單體柱支護，對順槽超前30 m 段采取組合錨索支護。

4.1 單體柱支護

單體柱支設在回撤通道位于巷幫側，距巷幫間距為1.0 m，單體柱支設間距為1.5 m，采用一柱一梁支護方式，頂梁采用長度為0.5 m“π”型梁，單體柱支護完成后在相鄰兩根柱腿之間采用拉桿固定。

4.2 拉架錨桿施工

為了便于后期支架能夠快速回撤，需在巷幫與底板之間施工一排拉架錨桿，每組2 根，錨桿長度為2.0m，直徑為22 mm，錨桿布置排距為3.0 m，拉架錨桿不底板布置夾角為45°，施工后外露長度為0.5 m。

4.3 組合錨索施工

1）在回撤通道超前30 m 段順槽頂板施工組合錨索進行加固，每排2 組組合錨索，第一排施工在端頭之間前方0.5 m 處，組合錨索布置排距為2.0 m、間距為2.5 m。

2）組合錨索主要由組合托盤和錨索組成，組合托盤長度及寬度為0.5 m，每組組合錨索由3 根長度為5.3 m、直徑為17.8 mm 錨索組成。

5 結語

截至2021 年9 月16 日，18104工作面回撤通道支護已施工完成，10 月11 日工作面開始回撤，11 月24 日工作面設備全部回撤結束；通過后期現場觀察發現，工作面回撤通道圍巖采取合理有效的支護技術后，后期回撤期間未出現頂板破碎、下沉、煤壁片幫等現象，保證了工作面后期回撤施工安全，取得了顯著應用成效。