綜采工作面回撤通道圍巖控制技術應用

王淑雷

（大同煤礦集團朔煤小峪煤業有限公司，山西 朔州 038300）

1 概述

大同煤礦集團朔煤小峪煤業有限公司8206工作面位于井田402盤區東翼，工作面北為8204工作面采空區，西部為402盤區輔助回風巷、運輸巷，東部為礦界，與中能蘆子溝煤業公司相鄰，南部為2208巷。

8206工作面設計走向長度為1680m，傾向長度為180m。工作面回采煤層為3#煤層，平均厚度為3.5m，煤層無偽頂，直接頂主要以炭質泥巖為主，平均厚度為2.4m，基本頂主要以砂巖為主，平均厚度為6.7m。8206工作面采用綜合機械化掘進施工工藝，截至2018年7月21日，工作面已回采1675m（距停采線5.0m），工作面停止回采，開始施工工作面回撤通道。

8206工作面回撤通道設計斷面規格為寬×高=3.5×3.5m，初步設計方案中回撤通道頂板、煤壁均采用單錨桿支護，頂板錨桿長度為2.5m，直徑為22mm，錨桿間距為1.0m，排距為1.5m，共計施工三排；煤壁錨桿長度為2.0m，直徑為22mm，錨桿間距為1.2m，排距為1.0m共計施工兩排。

2 回撤通道施工工藝及施工技術難題

2.1 回撤通道施工工藝

（1）8206工作面回撤通道采用采煤機進行施工。當工作面回采至1672m（距停采線8.0m）處，對工作面頂板開始施工第一排工字鋼梁吊棚并鋪設金屬網。工字鋼梁吊棚長度為3.5m，采用兩根錨索起吊。當工作面回采至1674m處時對頂板施工第二排工字鋼吊棚，當工作面回采至距停采線3.5m處時在支架前探梁前方施工第三排工字鋼吊棚，且相鄰兩排工字鋼吊棚邁步式布置。如圖1所示。

（2）當工作面回采至1676.5m（距停采線3.5m）處，工作面停止移架，及時調整工作面偽斜。工作面調斜后采用采煤機從機頭處上行割煤，割煤深度為0.5m。上行割煤50m后采煤機下行掃煤，當工作面端面空頂寬度達1.0m時對頂板進行維護。

（3）當采煤機割煤至1680m處時，工作面回撤通道施工到位，在機頭處施工一條采煤機拆卸硐室，硐室長度為25m，寬度為1.0m。采煤機拆卸硐室完成后及時對煤壁進行維護。

2.2 回撤通道施工技術難題

地測資料顯示，在工作面72m處存在一條F6正斷層，斷層落差為4.5m，傾角為52°。受F6斷層、回撤施工以及鄰近8204采空區等影響，8206工作面回采至1670m處，工作面頂板受集中應力影響破壞現象嚴重，局部出現破碎、冒落現象。液壓支架在應力集中區的支護效果差，支撐力、工作阻力不足，出現多次倒架、傾架事故。

受超前應力作用，工作面回采后煤壁出現嚴重剪切破壞，煤壁出現大面積片幫現象，最大片幫距達1.8m，導致工作面端面距增加，斷面頂板維護難度大。

3 回撤通道頂板聯合維護措施

為了提高8206工作面回撤通道圍巖穩定性，保證回撤通道施工安全，決定在回撤通道施工期間，對其頂板及煤壁采取聯合控制措施。

3.1 回撤通道頂板控制措施

3.1.1 JW型鋼帶支護

（1）工作面液壓支架停止移架后，回撤通道施工期間對頂板采取JW型鋼帶及大錨桿聯合支護。JW型鋼帶長度為4.8m，寬度為0.28m，每根鋼帶上均勻焊制5個孔徑為30mm圓孔，孔間距為1.0m。

（2）第一排JW型鋼帶施工在距液壓支架前探梁1.0m處，鋼帶平行布置在工作面頂板上，每根鋼帶采用5根長度為3.0m、直徑為22mm左旋無縱筋大錨桿進行錨固。

（3）JW型鋼帶排距為1.0m，回撤通道頂板共計施工3排鋼帶，拆卸硐室頂板施工一排，相鄰兩根鋼帶疊加布置，相鄰兩排鋼帶交錯布置，交錯距離為0.55m。如圖1所示。

3.1.2 縱向恒阻錨索吊棚施工

8206工作面回撤通道頂板JW型鋼帶施工完后，為了進一步提高頂板穩定性，決定對通道頂板施工縱向邁步式恒阻錨索吊棚。

（1）恒阻錨索吊棚主要由一根長度為2.5m、寬度為0.25m槽鋼，以及兩根長度為7m、直徑21.8mm恒阻錨索組成。錨索抗拉強度為1860MPa，破斷力為583kN，預緊力為350kN，錨固力為520kN。槽鋼上焊制兩個直徑為30mm圓孔，孔間距為1.8m。

（2）槽鋼與回撤通道垂直布置，槽鋼采用兩根恒阻錨索及鎖具進行預緊，預緊后保證槽鋼平面與頂板接觸嚴實，相鄰兩根槽鋼間距為3.0m，且成邁步式布置。

3.1.3 支設單體柱

為了防止工作面煤壁支撐力低，導致煤壁處頂板出現下沉、斷裂現象，決定對回撤通道支設一排單體液壓支柱。

（1）單體支柱采用“一梁三柱”支護形式，即三根單體支柱頂端支設一根長度為2.5m槽鋼，單體柱間距為1.0m，單體柱支設在距煤壁0.5m處，相鄰兩組單體柱間距為1.0m。

（2）單體柱必須按中線進行支設，保證單體柱位于同一條直線上，同一組單體柱之間采用連接桿進行固定。支柱支設后應定期對柱體進行檢查，發現卸壓、變形現象時必須及時更換。

圖1 8206工作面回撤通道頂板支護平面示意圖

3.2 回撤通道煤壁控制措施

3.2.1 注漿支護

（1）為了提高回撤通道煤壁穩定性，加強煤壁破碎煤體間膠結能力，降低煤壁片幫現象，決定對工作面煤壁進行注漿施工。通過現場觀察，煤壁受壓片幫位置位于頂板往下1.5m范圍內，所以控制煤壁片幫的關鍵是對該區域進行加固。

（2）回撤通道煤壁共計施工一排注漿鉆孔，鉆孔與頂板間距為1.5m，鉆孔間距為3.0m，直徑為40mm，仰角為45°，深度為5.0m。鉆孔施工后，采用高壓注漿泵對鉆孔內注入聚氨酯粘合劑，注漿壓力為1.2MPa。

3.2.2 邁步式桁架錨桿支護

（1）注漿完成后，對煤壁施工三排單錨桿，錨桿采用長度為2.0m、直徑為22mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿外露端采用一根長度為0.45m、寬度為0.25m“W”型鋼帶及螺母進行預緊，錨桿間距為1.0m，排距為1.3m。

（2）所有錨桿施工完后，為了降低超前應力對煤壁水平張拉破壞作用，決定對煤壁錨桿安裝桁架圓鋼拉桿及雙向張拉器，實現桁架錨桿支護作用。每組桁架錨桿支護安裝兩根桁架拉桿，拉桿長度為0.6m，直徑為20mm，雙向張拉器長度為0.4m，最大張拉力為200kN，最大張拉行程為0.3m。

（3）同一排錨桿每兩根錨桿安裝一對圓鋼拉桿，相鄰兩排桁架錨桿支護成邁步式布置，如圖2所示。

圖2 8206工作面回撤通道煤壁支護平面示意圖

4 應用效果

截至2018年7月21日，8206工作面回撤通道已施工完成，回撤通道施工期間頂板及煤壁采取合理有效的聯合支護措施，通過實際應用及后期30d觀察發現：

（1）回撤通道頂板采取“JW型鋼帶+縱向恒阻錨索吊棚+支設單體柱”聯合支護措施后，控制了頂板破碎、冒落現象，頂板最大下沉量為0.13m，在正常圍巖變形范圍內，提高了頂板穩定性，保證了后期工作面搬家回撤施工安全。

（2）對煤壁采取“注漿支護+邁步式桁架錨桿支護”聯合支護措施后，降低了超前應力對煤壁破壞作用，煤壁片幫距控制在0.5m以下，防止了因煤壁片幫導致回撤通道頂板空頂距加大發生頂板垮落事故。