綜采工作面收尾通道施工工藝及支護技術

楊欣圖

（大同煤礦集團北辛窯煤業有限公司， 山西 忻州 036702）

引言

為了保證綜采工作面回采結束后工作面內機電設備安全快速回撤，綜采工作面回采至停采線時需施工回撤通道，并對通道圍巖采取有效支護措施；但是在復雜的地質條件以及不穩定煤巖層中進行回撤通道施工及維護難度大、施工周期慢[1]，不僅影響著工作面快速回撤，而且在工作面回撤很容易發生頂板漏頂、煤壁大面積片幫等事故；所以對于不穩定圍巖采取安全快速的回撤通道施工工藝以及圍巖支護措施，對工作面后期安全快速回撤具有重要意義。

1 北辛窯煤業公司2號煤層8102工作面概況

大同煤礦集團北辛窯煤業有限公司2號煤層8102工作面位于井田11采區，工作面走向長度為854 m，傾向長度為161 m，工作面回采煤層為2號層，平均厚度為5.92 m，工作面采用低位放頂煤回采工藝。

截止目前8102工作面已回采至654 m，距停采線間距為120 m；根據8101工作面停采施工發現，工作面施工至距停采線300 m處時，在停采位置施工一條回撤通道，回撤通道采用掘進機掘進，回撤通道施工長度為161 m，寬度為4.0 m，高度為3.5 m，回撤通道施工完后，在通道頂板采用單錨桿、木柱、單體支護進行聯合支護，對巷幫采用掛網及單體柱進行支護；工作面回采到位后直接與回撤通貫通施工。

2 8102工作面傳統停采施工主要存在技術難題

1）回撤通道施工周期長。傳統回撤通道施工時在工作面回采到位前提前施工回撤通道，主要采用掘進機或爆破施工工藝，在進行回撤通道施工時工作面必須停止生產，回撤通道施工周期為45 d，不僅增加了巷道掘進工程量，而且嚴重影響著工作面回采效率[2]。

2）增加了機電設備數量。回撤通道采用掘進機施工，在回撤通道施工期間在工作面需安裝局部通風機、掘進機、隔爆開關、帶式輸送機等增加了工作面設備安裝數量，設備安裝、拆卸周期長。

3）回撤通道維護效果差。8101工作面回撤通采用“單錨桿+木柱+單體液壓支柱”進行聯合支護，若提前施工回撤通道隨著工作面推進，當工作面回撤至距回撤通道20 m處時，回撤通道位于超前應力區內，造成通道空巷成為卸壓空間，導致通道圍巖破壞嚴重[3]。

4）貫通施工難度大。提前施工回撤通道后工作面需與回撤通道進行貫通施工，傳統采用采煤機割煤貫通方式，采煤機割煤進度控制難度大，在貫通前5.0 m時工作面與回撤通道之間煤柱開始出現局部片幫現象，隨著工作面不斷推進，煤柱出現垮落現象，造成回撤通道位于采空區側頂板下沉、破碎等失穩現象。

3 回撤通道施工工藝優化

為了解決傳統回撤通道施工時周期長、設備數量多、維護難度大等技術難題，北辛窯煤業有限公司決定對8102工作面回撤通道施工工藝進行優化，采用采煤機進行回撤通道施工且與工作面回采同步進行。

1）8102工作面回采至800 m處（距停采線4.0 m）時停止回采，并對工作面進行偽斜調整，保證工作面頭尾順槽與工作面垂直，允許偽斜角度為3°。

2）工作面偽斜調整后采煤機從機頭斜切進刀進行割煤，單刀割煤進度為0.5 m，采煤機割煤長度達50 m時及時對頂板進行維護，并清理機道處浮煤，保證機道平整。

3）當第一刀割煤完成且頂板維護后，液壓支架停止前移采用支架推移桿將刮板輸送機前移一個割煤步距，然后進行第二刀割煤工序且與第一刀相同，當液壓支架推移桿最大伸縮長度無法實現輸送機前移時，可在推移桿與刮板輸送機之間采用工字鋼梁進行輔助推移[4]。

4）當采煤機割煤八刀完成后回撤通道施工完成，回撤通道寬度為4.0 m，及時對通道煤壁進行維護；回撤通道維護后在尾部施工一個采煤機拆裝硐室，硐室長度為25 m，深度為1.0 m。

4 回撤通道維護技術

4.1 錨索梁施工

1）液壓支架停止移架且采煤機第一刀割煤完成后，在支架護幫板前方0.2 m處施工一排錨索吊棚，吊棚與支架護幫板平行布置，每架吊棚長度為3.0 m，吊棚主要采用兩根錨索吊裝。

2）防止撤架時支架對鎖具拉拽作用，每架吊棚錨索施工在相鄰兩架支架中間，錨索吊棚施工完后采用打壓千斤對吊棚鎖具進行施壓，保證鋼梁與頂板接觸嚴實。

4.2 JW型鋼帶施工

1）當工作面錨索吊棚施工完后，在吊棚前方0.85 m處施工第一排JW型疊加鋼帶，整個回撤通道頂板共計施工4排鋼帶。

2）每根JW型鋼帶長度為4.8 m，鋼帶上均勻布置5根長度為2.5 m螺紋鋼錨桿；相鄰兩根鋼帶收尾兩根錨桿疊加布置[5]，如圖1所示。

3）所有鋼帶與錨索吊棚平行布置，施工JW型鋼帶時在在其上方鋪設金屬網，防止頂板碎石掉落，每卷金屬網長度為6.0 m寬度為2.0 m。

4.3 恒阻錨索施工

1）頂板4排JW型鋼帶施工完后，在相鄰兩排鋼帶之間施工一排恒阻錨索，恒阻錨索長度為8.0 m，直徑為21.6 mm，錨索外露端安裝一塊長度及寬度為0.3 m鋼方墊。

2）恒阻錨索間距為3.0 m，排距為1.0 m，回撤通道頂板共計施工三排恒阻錨索，相鄰兩排恒阻錨索交錯布置，交錯距離為1.5 m，三排錨索成“二·一·二”五花型布置。

4.4 煤壁單錨桿支護

1）回撤通道頂板維護后，將頂板網延伸至工作面煤壁，并對煤壁施工三排單錨桿支護，第一排錨桿距頂板間距為0.5 m，相鄰兩排單錨桿間距為1.2 m。

2）煤壁錨桿長度為2.0 m，錨桿外露端主要采用一根長度為0.45 m鋼帶進行預緊，同一排錨桿間距為1.3 m。

圖1 8102工作面回撤通道支護平面示意圖（mm）

5 優化效果

1）縮短了回撤通道施工周期。回撤通道施工工藝優化后，無需提前施工回撤通道，工作邊回采期間即可采用采煤機進行回撤通道施工，對工作面回采影響小，縮短了回撤通道施工周期。

2）降低了勞動作業強度。優化后回撤通道主要采用錨網索進行維護，簡化了原有擴通道支護工序，減少單體柱、木料、π型梁的使用數量，降低職工擴通道期間扛運物料的勞動強度。

3）減少了設備投入數量。優化后回撤通道主要采用采煤機施工，回撤通道煤矸通過原工作面帶式輸送機即可運出，與傳統回撤工藝相比，大大減少了機電設備數量，主要包括著局部通風機、掘進機、帶式輸送機、刮板輸送機、隔爆開關等。

4）提高回撤通道圍巖穩定性。優化后回撤通道主要采用錨桿、JW型鋼帶、恒阻錨索聯合支護，將傳統回撤通道“單體柱+π型梁”被動支護變為主動支護，提高了頂板支護效果；同時優化后回撤通道頂板最大空頂距控制在1.0 m以內，縮短了空頂時間，有效控制頂板離層；另外煤幫支護變木錨桿支護為鐵錨桿（修復）支護，支護強度增大，防止煤壁貼幫柱改柱時煤壁片幫事故發生。