綜采工作面回撤通道安全維護研究

史黎翔

（山西柳林鑫飛毛家莊煤業有限公司，山西 呂梁 033300）

由于綜采工作面回撤通道斷面積大，且在后期搬家回撤時間長，在此期間受采動壓力、構造應力以及上覆巖層自身重力影響，回撤通道頂板壓力加大出現破碎現象，受超前支承壓力影響，工作面煤壁出現嚴重片幫現象，煤壁與頂板之間的三角煤柱無法預留，加大了回撤通道空頂距，威脅著工作面后期搬家回撤施工安全。以山西柳林鑫飛毛家莊煤業有限公司5207工作面為例，對工作面回撤通道頂板及煤壁采取了合理有效控制維護措施，確保工作面安全高效回撤。

1 概況

山西柳林鑫飛毛家莊煤業有限公司位于柳林縣賈家垣村南側，井田面積5.649 km2，礦井設計生產能力為1.5 Mt/a。井田主要含煤地層為石炭系上統太原組和二疊系下統山西組，可采4、5、8、10號煤層。5207工作面位于井田西翼，設計走向長度1700 m，傾向長度180 m。工作面回采煤層為5#煤層，煤層平均厚度3.0 m，5207綜采工作面已接近停采線，正處于工作面回撤通道形成階段。

5207回撤通道設計斷面規格為寬×高=4.0×3.0m，回撤通道長度為180 m，回撤通道傳統支護設計中，頂板采用錨桿、鋼帶進行維護，工作面煤壁采用單錨桿進行維護。但是由于回撤通道斷面較大，回撤通道形成后持續時間長，受采動集中壓力、構造應力等外界作用力影響，回撤通道很可能出現頂板破碎、煤壁片幫現象，通過對5202回撤通道觀察發現，傳統支護設計對回撤通道頂板及煤壁維護效果相對較差，5202回撤通道頂板變形嚴重，頂板下沉量達0.5 m，煤壁片幫深度達1.1 m，嚴重威脅著工作面后期搬家回撤施工。因此，為提高回撤通道安全穩定性，保證搬家回撤工作安全高效開展，必須對5207回撤通道頂板、煤壁采取合理有效的維護措施。

2 回撤通道維護措施

2.1 回撤通道頂板維護措施

對傳統頂板支護進行優化，決定采用“JW型鋼帶+錨索+錨索梁”聯合支護方式對其進行維護。

（1）5207回撤通道頂板共計施工四排鋼帶，鋼帶長度為4.8 m，每根鋼帶配套5根錨桿，鋼帶排距為1.0 m，鋼帶平行工作面布置，第一根鋼帶距液壓支架前探梁間距為0.8 m，相鄰兩根鋼帶首尾錨桿疊加布置。

（2）由于5207回撤通道直接頂主要以炭質泥巖為主，頂板破碎時普通錨桿支護效果差，會出現錨固失效現象，決定5207回撤通道頂板采用長度為3.0 m、直徑為24 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間距為1.1 m，每根錨桿配套使用兩支錨固劑，一支礦用快速型MSK23/60，一支礦用超快型MSK23/35。

（3）頂板鋼帶及錨桿施工完后，在頂板施工兩排單錨索，第一排單錨索施工在第一排與第二排鋼帶之間，第二排錨索施工在第三排與第四排鋼帶之間，錨索采用長度為6.5 m、直徑為21.6 mm預應力鋼絞線，錨索間距為3.0 m，每根錨索配套使用三支錨固劑，兩支礦用快速型MSK23/60，一支礦用超快型MSK23/35。

（4）為了防止工作面在回撤支架期間支架前探梁處頂板出現壓力切割斷裂現象，在前探梁前方0.3 m處施工一排縱向錨索吊棚，吊棚長度為3.5 m，每架錨索吊棚采用三根長度為5.0 m錨索將其與頂板錨固，錨索吊棚與工作面平行布置。

（5）為提高回撤通道頂板穩定性，在回撤通道頂板施工邁步式橫向錨索吊棚，錨索吊棚長度為3.5 m，吊棚垂直工作面布置，錨索吊棚間距為3.0 m，相鄰兩架錨索吊棚成邁步式布置，如圖1所示。

圖1 5207工作面回撤通道頂板聯合支護平面示意圖（mm）

2.2 回撤通道煤壁維護措施

對5207回撤通道煤壁采取“L型鋼帶+圓鋼托架”進行聯合維護。

（1）5207回撤通道煤壁采用的“L”型鋼帶長度為4.2m，短邊長度為1.2m，長邊長度為3.0m，鋼帶上焊制5個圓孔，圓孔孔徑為25mm，間距為0.9m，鋼帶間距為1.5m。

（2）“L”型鋼帶短邊采用長度為2.0 m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿與頂板錨固，頂板與煤壁之間施工一個角錨桿進行固定，鋼帶長邊采用三根錨桿與煤壁進行錨固，每根錨桿配套使用兩支錨固劑，一支礦用快速型MSK23/60，一支礦用超快型MSK23/35。

（3）為了提高相鄰兩根“L”型鋼帶之間聯鎖保護作用，鋼帶施工完后在相鄰兩根鋼帶長邊處施工兩根圓鋼托架，圓鋼托架成“×”字型布置；圓鋼托架長度為2.0 m，直徑為30 mm，圓鋼托架兩端各焊制一個直徑為25 mm圓孔，如圖2所示。

圖2 5207回撤通道煤壁支護平面示意圖（單位：mm）

3 實際效果

（1）5207回撤通道頂板采用“JW型鋼帶+錨索+錨索梁”聯合支護方式后，提高回撤通道頂板整體穩定性，減少了頂板破碎、下沉現象，5207回撤通道形成且維護后，在頂板處共計安裝三個頂板離層儀，并安排專人對其進行五周觀察，發現回撤通道頂板維護后的第一周內頂板下沉量為0.12 m，第二周頂板下沉量為0.07 m，第三周至第五周頂板下沉量趨于穩定，且在后期工作面搬家回撤過程中，回撤通道頂板未出現破碎現象。

（2）5207回撤通道煤壁采用L型鋼帶，解決了頂板與煤壁之間三角煤柱難以預留的難題，減小了頂板空頂距，采用圓鋼托架對相鄰兩根鋼帶進行聯鎖保護，有效避免了煤壁大面積片幫現象。

（3）5207回撤通道頂板及煤壁采用聯合支護效果好，取消了單體支柱支護，降低了勞動強度，為工作面后期提供了足夠的設備搬家回撤空間。