5105 工作面收尾回撤通道支護優化設計

鄭 媛

（山西省煤炭建設監理有限公司， 山西 太原 030012）

1 工程概況

中煤集團山西華昱能源有限公司五家溝煤礦位于山西省山陰縣西北部馬營鄉下石井村，井田面積為9.367 1 km2，生產能力為300 萬t/a，批準開采4號、5 號、8 號煤層。5105 工作面地表位于下石井村往南約150 m 處，地表多為農田荒山及荒地，地面有廢棄建筑物及民房。工作面地表中部有大沙溝河流由北向南流過，西部有一條下石井公路橫穿工作面。經調查地表未發現地表裂縫及巖移沉降現象。該工作面煤層結構簡單，根據周邊采掘情況及WZK902地質鉆孔資料分析來看工作面5-1 號煤層平均煤厚7.5 m，有兩層夾矸，夾矸平均厚度0.26 m，巖性以深灰色泥巖、炭質泥巖為主，硬度較小。下覆5 號煤，平均煤厚5.4 m，層間距3.7 m。該工作面煤層走向變化較小，走向175°，傾向265°，傾角0°～2°之間，工作面回采揭露斷層，無其他陷落柱和裂隙發育情況[1]。

截止2020 年4 月5 日為止，該5105 工作面已全部完成回采作業，為順利回撤該工作面采煤機、液壓支架、刮板輸送機等機電設備，待工作面回采至停采線位置進行收尾工作時需施工一條收尾回撤通道，該收尾回撤通道寬×高=3.5 m×3.0 m，并對通道圍巖采取有效的支護方案，從而保障巷道圍巖的安全和穩定，保障回撤工作的順利進行[2]。

2 5105 工作面收尾回撤通道原設計方案分析

在五家溝煤礦5105 工作面的初步設計方案中，對于該工作面收尾回撤通道的原支護設計方案如下：在液壓支架上方鋪設三層塑編網和15 根180 m長Φ21.5 mm 鋼絲繩+2.4 mπ 型梁的方法加強支護；煤壁采用錨+網+梁（三層塑編網+2 m 梯子梁+Φ16 mm×1 800 mm 樹脂錨桿）的方式進行聯合支護；煤壁側單體液壓支柱與π 型鋼梁配套支護[3]。原支護方式工序較多，操作復雜，支護過程中勞動強度大，不安全因素較多，極易發生安全事故。

針對5105 工作面的初步設計方案中的不足，從簡化支護作業工序的角度出發，該對收尾回撤通道進行優化設計，從而進一步提高收尾回撤通道支護的穩定性和安全性[4]。

3 5105 工作面收尾回撤通道支護優化設計

3.1 收尾回撤通道頂板支護優化

由于一次性形成收尾回撤通道，會導致頂板破碎，支架進入回撤通道后，在通道中部會出現大面積冒落。針對這一情況，在割煤割煤50 m 后回撤通道頂板支護采用“JW 型鋼帶+組合錨索+錨索吊棚”的方案，保障回撤通道頂板的安全性和穩定性。

1）錨索吊棚支護：頂板施工一排走向錨索吊棚，施工在距支架前探梁0.15 m 處，吊棚長度3.5 m；Φ17.8 mm 的鋼絞線預應力錨索，錨索間距7.75 m，錨索吊棚施工在相鄰兩排鋼帶之間，錨索吊棚排距為3.0 m[5]。

2）JW 型鋼帶支護：頂板布置三排“JW”型鋼帶，規格為長×寬×厚=4.8 m×0.28 m×0.004 m，采用錨桿進行固定。在吊棚前方0.85 m 處施工第一排JW型疊加鋼帶，鋼帶上均勻布置5 根長度為2.5 m 螺紋鋼錨桿，JW 型鋼帶與頂梁平行布置，鋼帶排距1.0 m，同一排相鄰兩根鋼帶疊加布置，相鄰兩排鋼帶臺階式布置，5105 工作面收尾回撤通道聯合支護情況如下頁圖1 所示。

3）組合錨索支護：在5105 工作面收尾回撤通道施工一排組合錨索，且施工在第二排與第三排鋼帶中間，錨索間距3.0 m，排距1.2 m，三花布置，如下頁圖2 所示，組合錨索由1 塊鋼托板及3 根恒阻錨索組成，錨索外露端安裝1 塊長度及寬度為0.3 m鋼方墊。

圖1 5105 面收尾回撤通道支護圖（單位：mm）

圖2 5105 工作面收尾回撤通道聯合支護示意圖（單位：mm）

3.2 收尾回撤通道煤壁支護設計

為保證5105 工作面安全快速搬家回撤，防止煤壁片幫出現，對該收尾回撤通道煤壁設計“邁步式”桁架超長錨索支護設計方案[6]。

該收尾回撤通道煤壁施工3 排桁架超長錨索支護，錨索采用長度為3.0 m 預應力鋼絞線，錨索直徑為17.8 mm，第一排錨桿距頂板間距0.5 m，相鄰兩排錨桿間距1.2 m。煤壁錨桿長度2.0 m，錨桿外露端采用長度為0.45 m 鋼帶進行預緊，同一排錨桿間距1.3 m。可對錨索進行張拉，張拉預緊力控制在100～120 kN，確保托板與煤壁接觸嚴實。

對收尾回撤通道煤壁三排桁架支護采取“邁步式”布置，該“邁步式”布置方案能進一步提高桁架支護效果，保障巷道的穩定性和安全性。

3.3 優化支護方案的優點分析

優化后的5105 工作面收尾回撤通道聯合支護方案具有以下優點：

1）優化支護方案支護工序較少，支護勞動強度低，運輸材料少，安全隱患大大減少。

2）優化支護方案調整5105 工作面收尾回撤通道頂板支護為主動支護，支護性能大幅度提高，解決了原支護設計中空頂面積大和空頂時間長的技術難題，收尾回撤通道頂板和煤壁的安全性和穩定性大大增加。

3）該收尾回撤通道支護一次成型，對比原支護工藝，機電設備及工人投入大大減少，支護成本較小。

4）采用優化后的聯合支護工藝后，工作面設備回撤利用空間增加，設備回撤的安全性加強。

4 結語

1）當前5105 工作面設備已順利完成回撤，從整個回撤過程可知，回撤期間巷道頂板穩定性和安全性好，無頂板破碎、冒落等安全事故發生。

2）對比該煤礦以往工作面的回撤情況，5105 工作面回撤時間縮短了7 d，為企業創造了較好的經濟效益。