特厚煤層綜放工作面末采回撤支護技術實踐

陳依琛

（陜西彬長小莊礦業有限公司，陜西 咸陽 713500）

綜放工作面末采期間需要起溜仰采以便停采前液壓支架與煤層頂板直接接觸，有利于回撤期間的頂板安全管理。但當煤層厚度較大，尤其是特厚煤層末采找頂期間會造成大量底煤丟失，影響煤炭回收率。近年來，綜放工作面回撤技術和工藝不斷發展和進步[1-4]。陜煤集團彬長小莊礦40309綜放工作面結合礦井煤層特性，采用了一種高強聚酯纖維柔性網配合錨網索支護技術施工撤架通道，確保了設備回撤期間頂板安全，實現了快速、高效回撤。

1 概況

40309綜放工作面設計可采走向長2 980.25 m，傾向長195 m。該工作面回采4煤層，煤層厚度10.3～22.5 m，平均15.2 m，屬特厚煤層，其中機采采高為3.7 m，平均采放比為1:3。煤層賦存連續完整，工作面內煤層形態西部呈單斜構造，東部呈近水平狀態，地層產狀較為穩定，傾角0°～5°，平均3°，屬于近水平煤層。

工作面采用走向長壁綜采放頂煤采煤法，共安裝支架131架，其中過渡架8架、中部架123架。工作面推采位置距離停采線150 m時進入末采階段，至停采線施工撤架通道完畢后進入回撤階段。

2 以往綜放末采、回撤存在問題

（1）末采期間仰采距離長，丟底煤嚴重。由于頂煤厚度較厚，支架仰角不得大于7°，往往在距離停采線100 m前就需要起溜仰采，造成大量底煤無法回收，影響采面和礦井回采率。

（2）采面上、下兩巷留有三角頂煤，三角區域內頂板管理困難，影響回撤安全。

（3）末采仰采期間，煤墻易片幫、流煤，影響采面安全高效生產。

3 40309工作面末采、支架回撤期間支護方案

本次回撤采用掩護支架回撤，全部垮落法管理頂板。回撤之前首先撤除前、后部刮板輸送機機頭，并將運輸順槽轉載機、超前液壓支架、端頭支架外移約30 m，隨后及時打設木垛進行端頭維護。在運輸順槽距停采線向外10 m處施工一道密閉墻，密閉墻施工完成后再回撤支架。

3.1 工作面末采期間支護方案

依據支架最大控頂距離和礦壓觀測分析結果，40309綜放工作面推采至停采線前16 m處進入末采階段，不再放頂煤。為保證末采期間頂煤不冒落，末采開始前在支架前端鋪設高強聚酯纖維柔性網（帶風筒布）（規格：長×寬=102 m×19 m），由上而下壓茬鋪設兩張。在鋪設第一茬網時，使用Φ18 mm×1800 mm等強錨桿將高強聚酯纖維柔性網的一端固定在巷道頂板上，錨桿間距900 mm。工作面推采至距離停采線10 m處時，頂板打設高強錨桿支護，錨桿規格Φ22 mm×2500 mm，間排距750 mm×800 mm，每根錨桿使用3支藥卷（一支快速，兩支中速）。撤架通道在相鄰兩排錨桿之間中部打設一排錨索，錨索規格Φ21.8 mm×7100 mm，間距1500 mm，每根錨索使用4支藥卷（一支快速，三支中速）。

3.2 回撤通道支護方案

為便于支架回撤期間的調向，工作面推采至距停采線4 m處時，施工撤架通道。頂板采用錨網索配合W型鋼帶聯合支護，錨桿規格為Φ22 mm×2500 mm，間排距為800 mm×800 mm，每根錨桿采用3支藥卷（一支快速，兩支中速）；W型鋼帶沿工作面傾向布置；撤架通道內布置三排錨索，錨索規格為Φ21.6 mm×7100 mm，間排距1600 mm×1600 mm，第一排錨索距離支架頂梁前端約300 mm，每根錨索使用4支藥卷（一支快速，三支中速），先鋪設高強聚酯纖維柔性網，再配合W型鋼帶施工錨索。回撤通道幫部采用“錨、網”支護，錨桿規格Φ22 mm×2500 mm，高強聚酯纖維柔性網繼續鋪設至幫部用錨桿進行固定，錨桿間排距為800 mm×800 mm，每根錨桿采用3支藥卷（一支快速，兩支中速）。回撤通道支護方式如圖1。

圖1 回撤通道支護斷面圖

支架回撤完畢后，及時在回撤通道內架設“#”型木垛接頂，木垛采用直徑約100 mm的圓木，木垛布置采用密集木垛的形式。打木垛時，必須保證木垛貼緊煤壁，防止頂煤冒落時推倒木垛，影響工作面正常通風。

3.3 工作面兩巷端頭及超前支護管理

3.3.1 工作面回風順槽端頭支護管理

工作面回撤支架期間，為便于支架在上端頭進行運輸、調向，需要回風順槽端頭巷道進行抹角處理。根據支架運輸車輛型號及規格，確定回撤通道與回風順槽連接處巷道轉彎半徑為3.3 m，轉彎角度為90°。巷道轉彎后造成工作面回撤通道空間跨度較大，該范圍又處于應力集中區，為了確保回撤期間巷道頂板安全，回風順槽端頭轉彎處巷道采用“錨、網、索”支護。錨桿規格為Φ22 mm×2500 mm，間排距800 mm×800 mm，每根錨桿采用3支藥卷，其中一支快速，兩支中速；錨索規格為Φ21.8 mm×7100 mm，間排距控制為1600 mm×1600 mm，每根錨索使用4支藥卷，其中一支快速，三支中速。

3.3.2 工作面運、回順超前支護管理

工作面運、回順距停采線西20 m、東20 m，共80 m區域內頂板采用錨索進行補強支護。原錨索規格為Φ21.8 mm×7100 mm，間排距為1400 mm×2400 mm。補強支護錨索與巷道原支護錨索平行布置，補強錨索規格Φ21.8 mm×7100 mm，補強后錨索間距1800 mm，每根錨索使用4支藥卷（一支快速，三支中速），每排保證4根。

3.3.3 工作面運輸順槽端頭支護管理

由于40309綜放工作面端頭液壓支架結構形式的特殊性，在施工回撤通道過程中，前移前部刮板輸送機的同時，端頭支架要同步前移。端頭支架前移后，將使原端頭架支護段處于空頂狀態，影響工作面后期回撤后部刮板輸送機機頭裝置安全。為有效維護原端頭支架支護空間頂板安全，給后期設備回撤創造條件，在工作面運輸順槽下端頭的加強支護將采取如下方式進行：

（1）工作面進入末采前，運順超前支架距停采線12 m，開始在超前支架上架工字鋼棚，棚距800 mm，架設9架鋼棚；施工回撤通道前，在工作面下端頭巷道靠采空區側打設“#”型木垛（使用規格為Φ200 mm×2400 mm的圓木）支護頂板；同時，為了降低向采空區的漏風，在下隅角通道進行袋子墻封堵并噴漿處理。

（2）在拓寬回撤通道時，將后部刮板輸送機機頭縮回，端頭支架前移后，及時在端頭架尾打設“#”型木垛（使用規格為Φ200 mm×2400 mm的圓木）；木垛打至后溜機頭位置時，為維護回撤空間，支架拉移后及時在工字鋼梁下補打單體支柱。

（3）運順超前架、轉載機（破碎機）、端頭架在向順槽外段拉出過程中，及時在撤出空間內打設“#”型木垛（使用規格為Φ200 mm×2400 mm的圓木），木垛間距控制在1.5～2 m，至運順閉墻位置前約打設5個木垛，閉墻施工后及時在閉墻后打設1個木垛支護。運順端頭支護管理如圖2。

圖2 工作面運順及端頭支護示意圖

3.4 回風順槽超前支護支架拆除后頂板管理

在工作面設備回撤前，需先將回風順槽超前支護支架撤除，若超前支護回撤后原超前支護段巷道頂板壓力大、破碎嚴重，則采用架設工字鋼棚進行加強支護，棚間距800 mm，三角區以外對棚沿巷道斷面布置，兩端頭打設液壓單體，工字鋼采用長5.5 m礦用11 工字鋼；三角區工字鋼棚一頭搭設在支架頂梁上、一頭貼煤墻打設液壓單體，具體工字鋼長度根據現場實際長度進行加工。工字鋼棚具體支護布置形式如圖3。

圖3 工作面回順超前支護管理示意圖

3.5 上端頭支架回撤后上隅角頂板管理

上端頭131#支架尾梁處打設“#”型木垛（使用規格為Φ200 mm×2400 mm的圓木），130#、131#支架回撤后立即采用工字鋼抬棚對上隅角頂板進行加強支護，棚間距為800 mm，工字鋼采用長度5.5 m礦用11 工字鋼。工字鋼一頭搭設在129#支架頂梁上，另一頭打設液壓單體支護。

4 效果分析

回撤通道施工期間，由上向下安設五組頂板離層儀，其中上一組，撤架通道范圍內均勻分布四組，頂板離層儀深基點與加長錨索長度一致，淺基點與錨桿長度一致。液壓支架回撤期間每天對頂板離層儀進行觀測，觀測數據表明掩護支架距離任意一組頂板離層儀1 m時，深基點出現離層現象，最大離層量256 mm，淺基點最大離層量116 mm，離層量在可控范圍之內，對支架回撤基本無影響。當掩護支架推移至上端頭時，上端頭頂板離層儀深基點最大離層量352 mm，淺基點最大離層量203 mm，不影響最后兩組掩護支架的回撤。

綜上所述，回撤通道內采用高強聚酯纖維柔性網配合錨網索支護可有效控制頂煤和頂板，保證設備回撤期間頂板安全。

5 結論

（1）末采推采期間采用高強聚酯纖維柔性網護頂可有效防止支架拉移期間頂煤冒落，有利于頂煤控制，使支架頂梁、掩護梁與頂煤充分直接接觸，保證末采回撤期間支架穩定性。

（2）回撤通道采用高強聚酯纖維柔性網配合錨網索支護成功控制了頂煤，確保了支架回撤期間頂板管理安全。

（3）40309綜放工作面采用抬頂煤回撤方案相對以往“末采找頂、沿頂回撤”的方式多回收煤炭資源約6萬t，經濟效益非常顯著。