西 龍，卞大寧，李 力

(河南煤化集團永煤公司城郊煤礦，河南 永城 476600)

機械化是我國煤礦生產(chǎn)的發(fā)展方向，綜合機械化采煤技術(shù)作為我國主要的采煤工藝，具有安全、高效、低耗能和勞動強度小等優(yōu)點，提高了煤礦開采的機械化水平［1］。綜采中液壓支架的普及雖然減少了工作面頂板事故的發(fā)生，但是具有體積大、噸位重的特點，為工作面回撤增加了難度［2］。為了提高工作面回撤效率和安全性，永煤公司城郊煤礦組建了專業(yè)隊伍長期從事綜采工作面拆除工作，傳統(tǒng)的回撤工藝采用局部通風(fēng)機進行通風(fēng)，綜采設(shè)備從軌道順槽運出，隨著支架的回撤，支架后方的老塘逐步塌實。由于回撤工作面風(fēng)筒安設(shè)在液壓支架底座上，加之各種因素影響，風(fēng)筒破壞、迎頭風(fēng)筒超距、風(fēng)筒脫節(jié)等問題時有發(fā)生，導(dǎo)致工作面出現(xiàn)局部風(fēng)流紊亂，回撤地點風(fēng)量偏小等現(xiàn)象。2505工作面為瓦斯異常工作面，采用傳統(tǒng)的回撤工藝無法滿足瓦斯稀釋的風(fēng)量要求，若通風(fēng)方式由全風(fēng)壓轉(zhuǎn)為負壓通風(fēng)，會使老塘的氣體壓力大于工作面氣體壓力，引起老塘內(nèi)的瓦斯涌向回撤工作面，容易發(fā)生瓦斯超限隱患。針對以上問題，為及時完成綜采設(shè)備的拆除工作，并保證安全生產(chǎn)，嘗試改變常規(guī)的回撤工藝，通過留設(shè)回撤通道，保持原來的全風(fēng)壓通風(fēng)方式，實現(xiàn)綜采設(shè)備的安全順利回撤，同時保證回撤期間對工作面涌出的瓦斯進行有效治理。

1 工程概況

2505綜采工作面是永煤集團第三對大型現(xiàn)代化礦井城郊煤礦的－495水平二2煤的五采區(qū)工作面。工作面東為2506工作面(未動)，西為2904工作面(未動)，南為2502工作面外段(已采)，北為東翼軌道、膠帶暗斜井保護煤柱。平均走向長度為896 m、傾斜長度200 m、可采儲量為51.6萬 t，工作面總體為一寬緩的單斜構(gòu)造，工作面里段較平緩，煤層傾角3°～7°，外段煤層傾角較大約12°～22°。

2 回撤通道留設(shè)可行性分析

2.1 回撤通道基本頂結(jié)構(gòu)分析

工作面正常回采階段，采場老頂巖梁周期性破斷，周期來壓期間，巖層運動將經(jīng)歷相對穩(wěn)定和顯著運動兩個發(fā)展過程，而工作面收尾結(jié)束后，由于停采線位置的選擇，老頂巖層的這兩種運動狀態(tài)都可能發(fā)生。根據(jù)老頂巖梁在回撤通道附近的斷裂位置，可把回撤通道上覆巖體分為3種結(jié)構(gòu)及運動狀態(tài)。

1)老頂巖梁在停采線后方斷裂。

工作面停采前已發(fā)生了一次來壓，而在到停采線后下一次周期來壓還沒有發(fā)生，此時老頂處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，見圖1。

2)老頂巖梁在回撤通道上方斷裂。

在回撤通道上方，當(dāng)老頂?shù)膽衣堕L度達到周期來壓步距時，老頂將可能在巷道上方斷裂，并發(fā)生回轉(zhuǎn)下沉，見圖2。

圖2 老頂在巷道上方斷裂示意圖

3)老頂巖梁深入巷道煤體斷裂。

老頂周期來壓步距較大，且老頂在回撤通道上方的懸露長度達不到老頂周期來壓步距時，老頂巖梁將會跨過巷道，當(dāng)其達到懸跨限度時，老頂巖梁在實體煤側(cè)發(fā)生斷裂，見圖3。

圖3 老頂在巷道煤體上方斷裂示意圖

以上分析可知，上覆巖體斷裂穩(wěn)定后，關(guān)鍵巖塊對回撤通道圍巖的穩(wěn)定性極為重要，分析巷道頂板的3種結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵塊A(圖1)以近似懸臂梁的形式存在，巷道頂板承受上覆巖體的靜載荷，回撤通道相對穩(wěn)定。而關(guān)鍵塊B(圖2)或C(圖3)在巷道上方已發(fā)生斷裂，支架回撤時對其產(chǎn)生擾動，巖塊極易發(fā)生回轉(zhuǎn)運動，對回撤通道圍巖在此產(chǎn)生動壓影響，致使圍巖變形更加嚴重，對回撤通道的支護提出了更高的要求。因此，在工作面停采后上覆巖層處于A狀態(tài)時，利用掩護支架后方支設(shè)木垛的方式留設(shè)回撤通道的方式可以實現(xiàn)，而工作面停采后上覆巖層處于B或C狀態(tài)時，木垛的支護強度已經(jīng)達不到要求，極易發(fā)生壓垮型冒頂，需要尋求其他維護方式。

2.2 回撤通道留設(shè)可行性分析

由收尾期間的支架壓力分布可知，在工作面停采前已發(fā)生了一次來壓，而在到停采線后下一次周期來壓還沒有發(fā)生，證明此時基本頂處于第一種狀態(tài)，即基本頂斷裂在回撤通道之后，而通道上方則以懸臂梁的形式存在，可支撐上部煤巖體重量。回撤通道的頂板壓力主要來自偽頂和直接頂破碎后巖石的自重，可通過支設(shè)木垛輔以木錨桿加強支護的方式實現(xiàn)留設(shè)和維護。

3 回撤通道維護技術(shù)實踐

3.1 木錨桿支護設(shè)計技術(shù)

城郊煤礦回撤通道煤壁側(cè)通過采用打d35 mm×1 600 mm木錨桿的方式護幫，并緊貼煤壁鋪設(shè)雙層塑編網(wǎng)護幫，塑編網(wǎng)要與頂板網(wǎng)使用聯(lián)網(wǎng)繩實現(xiàn)可靠連接，木托盤要緊貼煤壁。使用風(fēng)動幫錨機打眼，錨桿布置為上、中、下3排，五花眼布置，頂排錨桿距頂板300～500 mm，底排錨桿距底板500～700 mm，中間一排打在相鄰上、下兩排錨桿的對角線交點位置。頂排和中間排錨桿垂直于煤壁，底排錨桿可適當(dāng)下扎2°～4°，錨桿排距700～900 mm，同排錨桿間距1 500±100 mm。托盤要緊貼煤壁，錨桿外露長度不小于50 mm，并使用木楔打牢固。頂、底錨間距 ＞1.8 m時，可在其間補打一排錨桿。

3.2 補強支護參數(shù)

該煤礦回撤通道頂板通過4層塑編網(wǎng)和d21.5 mm的鋼絲繩進行加強支護，防止頂板破碎及掉矸。同時，在每臺回撤支架頂梁上方架設(shè)走向棚時，棚梁采用2.4～4.0 m∏型梁，每架2根，∏型梁一頭擔(dān)在支架伸縮梁上，另一頭緊貼煤墻，通過單體柱進行支護，∏型梁擔(dān)在支架上的長度不小于400 mm。

根據(jù)回撤相鄰工作面的經(jīng)驗，此支護強度足以滿足回撤支架的需要?；爻分Ъ芷陂g，在木錨桿的支護作用下煤壁片幫段較少，老塘側(cè)壓力不明顯，因此，在回撤通道后方支設(shè)木垛后，側(cè)向推跨的可能性較小，木垛承受的壓力主要是來自頂板的壓力。而頂板的塑編網(wǎng)及鋼絲繩有效地防止了頂板碎矸的掉落并平均了頂板壓力。根據(jù)以往利用木垛法回撤支架的經(jīng)驗，支設(shè)的木垛足以承受頂板的壓力。因此，支設(shè)木垛維護回撤通道具有可行性，2505綜采工作面掩護支架布置及回撤通道留設(shè)示意圖見圖4。

3.3 回撤支架時安全措施

圖4 掩護支架布置及回撤通道留設(shè)示意圖

1)每回撤1臺支架，及時在掩護架后方靠老塘側(cè)用2根圓木打點柱進行支護。支架回撤過程中隨掩護架的移動，每回撤2臺液壓支架搭設(shè)木垛，木垛與煤壁間距不大于300 mm，每層木垛間2個圓木間距不大于1 800 mm，圓木距邊不小于300 mm。

2)回撤支架期間注意敲幫問頂，人員進入掩護架前要敲幫問頂，煤壁片幫嚴重時，及時架順山棚加強支護。遇頂板下沉嚴重時，采用單體支柱及時撐住鋼絲繩并保證木垛支護高度不低于1.8 m。

3)木垛緊貼掩護架搭設(shè)，以防頂板垮落造成瓦斯積聚。掩護支架后方靠煤壁處要掛便攜式甲烷檢測儀以監(jiān)測工作面瓦斯情況。

4 工業(yè)性試驗效果分析

支架回收過程中，回收通道均保持了較好的狀態(tài)，平均速度也由每班3架提高到每班5架，工期由13天減少到9天，達到了高產(chǎn)高效的目的。

通過保留工作面回撤期間回風(fēng)通道，有效地保證了工作面回撤期間的供風(fēng)量。雖然木垛對通風(fēng)系統(tǒng)有影響，但是滿足了稀釋瓦斯到允許濃度的風(fēng)量需要，且在執(zhí)行過程中沒有出現(xiàn)瓦斯異常，并且達到了預(yù)想的安全回撤目的。2505工作面回撤期間風(fēng)量變化圖見圖5。

圖5 2505工作面回撤期間風(fēng)量變化圖

5 結(jié)論

1)城郊煤礦2505工作面基本頂斷裂在回撤通道之后，在回撤通道上方以懸臂梁的形式存在，頂板壓力主要來自偽頂和直接頂破碎后巖石的自重，可通過支設(shè)木垛輔以木錨桿加強支護的方式實現(xiàn)留設(shè)和維護。

2)采用所設(shè)計的木垛、木錨桿支護和塑編網(wǎng)、鋼絲、∏型梁補強支護參數(shù)，回采通道支架回收過程中均保持了較好的狀態(tài)。

3)該煤礦通過留設(shè)回撤通道，保證了回撤期間的需風(fēng)量，避免了負壓通風(fēng)老塘瓦斯涌出問題，實現(xiàn)了綜采設(shè)備的安全順利回撤。此項研究為相似回撤施工積累了經(jīng)驗，具有推廣和參考價值。

［1］張延明.綜采工作面回撤通道支護技術(shù)實踐［J］.煤礦安全，2010(11):44－45.

［2］李永生，劉彥昌.錨網(wǎng)支護在綜采工作面回撤通道中的應(yīng)用［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，38(4):35－36，74.