孫 偉

（山西焦煤西山煤電晉興能源公司斜溝煤礦，山西 興縣 033699）

引言

采掘工作面是煤礦生產(chǎn)的基礎(chǔ)性工作，隨著礦井現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，部分礦井將中厚煤層開采方式由綜放開采方式轉(zhuǎn)變成大采高開采方式。由于大采高綜采工作面采動(dòng)壓力顯現(xiàn)更為明顯，如何確保采面回撤巷道圍巖穩(wěn)定時(shí)大采高工作面煤炭回采時(shí)需要重點(diǎn)解決的問題[1]。為此，眾多的研究學(xué)者對回撤通道圍巖支護(hù)展開研究，其中賈成剛[2]針對復(fù)雜地質(zhì)條件下大采高工作面回撤通圍巖支護(hù)困難問題，提出采用錨網(wǎng)索、工字鋼以及挑棚相結(jié)合的支護(hù)技術(shù)對圍巖進(jìn)行控制；范冬閣[3]對預(yù)掘單回撤通道、預(yù)掘雙回撤通道以及無預(yù)掘回撤通道情況下圍巖變形特點(diǎn)進(jìn)行分析，并根據(jù)采面實(shí)際情況提出采用預(yù)掘單回撤通道方式確保采面綜采設(shè)備可快速回撤。文中就依據(jù)上述眾多的研究成果并以山西某礦3056地質(zhì)條件為工程背景，對回撤通道支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，確保了回撤通道圍巖穩(wěn)定。

1 3506綜采工作面工程概況

3506綜采工作面位于3采區(qū)，回采的5號(hào)煤層埋深平均460 m，厚度在4.6~7.3 m，平均6.5 m，采面采用大采高回采工藝，一次開采厚度為6.5 m。5號(hào)煤直接頂泥巖，基本頂細(xì)砂巖，直接底泥巖，基本底為裂隙發(fā)育的砂質(zhì)泥巖。3506綜采工作面現(xiàn)推進(jìn)至距離停采線65 m位置，為了降低采面采動(dòng)對動(dòng)壓并降低回撤通道圍巖支護(hù)難度，在采面距離停采線35 m位置將采面高度降低至5.0 m。

為了確?；爻废锏绹鷰r穩(wěn)定，提出使用分步掘進(jìn)回撤巷道，即在采面與停采線相距一定距離后采面暫時(shí)停止回采，采用綜掘機(jī)沿著先掘進(jìn)回撤巷道上半部分，回撤巷道下部分采用采煤機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)。使用綜掘機(jī)提高回撤通道掘進(jìn)效率同時(shí)由于預(yù)先掘進(jìn)的上分層回撤通道斷面相對較小，可顯著降低回撤通道圍巖控制難度。具體采用的分布掘進(jìn)回撤巷道方式見圖1所示。

圖1 分步掘進(jìn)回撤巷道示意圖

2 回撤巷道支護(hù)優(yōu)化

采取分步掘進(jìn)回撤巷道方式本質(zhì)上是降低回撤巷道斷面，從而降低采面采動(dòng)動(dòng)壓對回撤通道圍巖控制影響[4]。為了提高回撤巷道圍巖控制，提出采用單體支柱+工字鋼組成臨時(shí)支護(hù)，采用錨網(wǎng)索（梯）構(gòu)成永久支護(hù)。綜掘機(jī)掘進(jìn)完成后即采用單體支柱對巷道頂板進(jìn)行控制，巷道支護(hù)不會(huì)給掘進(jìn)工作高效開展帶來不利影響，在設(shè)備檢修班再施工頂板以及巷幫支護(hù)，通過臨時(shí)支護(hù)、永久支護(hù)相互配合，不僅實(shí)現(xiàn)提高回撤巷道掘進(jìn)效率而且可起到較好的圍巖控制效果。

采用綜掘機(jī)掘進(jìn)回撤通道上層時(shí)，頂板采用單體支柱+工字鋼按照“一梁三柱”方式構(gòu)成臨時(shí)支護(hù)，對回撤通道圍巖進(jìn)行控制。采用液壓支架配合雙銷梁（長度2.0 m），DW-3.5單體緊隨著掘進(jìn)迎頭進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。頂板永久支護(hù)則使用錨網(wǎng)索（梯）支護(hù)，頂板布置5排樹脂錨桿（規(guī)格Φ22 mm×2 400 mm），布置的間排距分別為800 mm、900 mm。在靠近煤壁側(cè)頂板錨桿布置15°外插角。對回撤通道頂板沿采面傾斜方向每間隔900 mm布置1排鋼筋梯（長度3.6 m）。頂板支護(hù)采用的錨索為270K鋼絞線（規(guī)格Φ21.6 mm×6 000 mm），錨索在兩排錨桿間并按照2 000 mm×2 700 mm間排距布置。

回撤巷道巷幫采用錨桿、錨網(wǎng)支護(hù)。錨桿為螺紋鋼錨桿（規(guī)格Φ20 mm×2 000 mm），配套使用規(guī)格200 mm×300 mm×50 mm木托盤進(jìn)行支護(hù)。巷幫錨桿共布置3排，最上排錨桿位于頂板下方300 mm位置且有30°仰角，中排以及下排錨桿與上排錨桿間距分別為900 mm、1 800 mm且均垂直煤壁布置。巷幫錨桿排距均為900 mm。

回撤巷道使用采煤機(jī)對底板進(jìn)行刷擴(kuò)后，采用螺紋鋼錨桿（Φ20 mm×2 000 mm）支護(hù)煤壁。

3 回撤巷道支護(hù)優(yōu)化效果分析

在分步預(yù)掘回撤支護(hù)后，為了掌握回撤巷道圍巖控制效果，在回撤巷道內(nèi)每間距20 m布置一個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)共布置10個(gè)。對測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制得到的圍巖變形量結(jié)果見圖2所示。

圖2 回撤巷道圍巖變形監(jiān)測結(jié)果

從圍巖變形結(jié)果看出，回撤通道圍巖變形受采面采動(dòng)動(dòng)壓影響較為明顯，采取預(yù)掘回撤巷道方式以及文中所述圍巖控制措施可實(shí)現(xiàn)回撤巷道圍巖穩(wěn)定，回撤巷道頂、底板最大變形量分別為158 mm、123 mm，巷幫基本未有變形。

在3506綜采工作面現(xiàn)場應(yīng)用表明，對于大采高回采工作面采取分步掘進(jìn)方式一方面可避免提前掘進(jìn)大斷面回撤通道時(shí)引起巷道圍巖控制困難問題；另一方面可充分利用礦井已有的綜掘設(shè)備提高回撤巷道掘進(jìn)效率?；爻吠ǖ谰蜻M(jìn)時(shí)產(chǎn)生的煤炭可直接外運(yùn)，機(jī)械化、自動(dòng)化程度較高。

4 結(jié)論

1）3506綜采工作面一次開采高度達(dá)到6.5 m，在距離停采線附近時(shí)采高雖然降低至5.0 m，但是采動(dòng)動(dòng)壓顯現(xiàn)依然明顯，給回撤巷道圍巖控制帶來較大影響。為了給采面綜采設(shè)備回撤提供良好條件，提出采用分步掘進(jìn)回撤通道方式來降低采動(dòng)動(dòng)壓對回撤通道圍巖控制影響。

2）采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)回撤通道上部分，使用單體+工字鋼組成臨時(shí)支護(hù)，從而降低支護(hù)對回撤通道掘進(jìn)影響；在滯后掘進(jìn)迎頭一段距離后采用錨網(wǎng)索（梯）組成永久支護(hù)對回撤巷道進(jìn)行支護(hù)。經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用后，3506綜采工作面回采至回撤巷道時(shí)頂、底板變形量最大值分別控制158 mm、123 mm，取得較好的圍巖控制效果。