綜放工作面兩巷超前支護技術改革

李旭陽， 白雪巖， 伊冠松

（鐵法煤業(yè)集團有限責任公司大平煤礦， 遼寧 調(diào)兵山 112700）

1 工作面概況

鐵法煤業(yè)集團公司大平煤礦N1S1 工作面設計走向長度為1 240 m，工作面長度為227 m，該工作面回順不臨采空區(qū)，巷道變形不嚴重，該工作面有可采煤層2 層，其中一層煤厚度為8.69 m，二層煤厚度為3.86 m，累計可采厚度為12.55 m，煤層傾角為5°～8°，平均為7°，采用走向長壁式綜采放頂煤采煤法。工作面布置見圖1。

圖1 N1S1 工作面平面布置圖

該工作面回風巷不臨采空區(qū)，巷道變形不嚴重，超前支護段壓力也較小，為降低工人勞動強度和生產(chǎn)成本，對回順超前支護進行改革，即將回順超前支護原來習慣性的架設原木梯形棚的超前支護改造成在支架前摘底梁和上幫兩幫梁到支架尾梁處再回出頂梁和下幫兩幫梁的支護方式。

該工作面有1/3 位于三臺子水庫下。為了實現(xiàn)水下工作面的安全回采，鐵法煤業(yè)集團公司和沈陽煤炭科學研究所對大平礦水庫下放頂煤開采進行了研究，對大平礦回采工作面的“三帶”發(fā)育高度進行了觀測，提出了《鐵煤集團大平煤礦水庫下N1S1 試采工作面綜放開采安全可行性技術論證》，確定大平煤礦綜放開采覆巖導水裂縫帶發(fā)育最大可采高度是采出煤層厚度的24.55 倍，N1S1 工作面可以進行水庫下的綜放開采。為慎重起見，當時確定只采一層煤，工作面的運輸巷和回風巷沿一層煤底板布置。

該工作面于2019 年4 月初開始回采。開采之初工作面正處在水庫下，開采是沿一煤底板進行，采高為8.69 m，在工作面回采期間繼續(xù)對“三帶”發(fā)育高度進行研究，并確定當工作面采出水庫下之后，即工作面回采至654 m 時，同時回采1、2 層煤，開采高度可以由8.69 m 提高到12.55 m。

但是工作面的運輸巷和回風巷是沿著一層煤底板布置的，若要同時回采一、二層煤，回采工作面必須低于兩巷3.0 m 左右。因此，必須對兩巷超前支護進行改革，兩順超前支護必須加高，運回順采取特殊的支護形式才能滿足需要。

2 兩巷超前支護技術

運輸巷和回風巷的支護形式均為錨網(wǎng)、36U 鋼圓形金屬支架噴射混凝土支護，運輸巷直徑Φ4 600 mm，回風巷直徑Φ4 400 mm。頂部以“4—5—4”的形式布置2.4 m 長等強錨桿護頂，然后架設36U 鋼圓形金屬支架外掛菱形金屬網(wǎng)、剎拌，并噴射混凝土支護，金屬支架間距600mm。兩巷支護形式見下頁圖2、圖3。

大平礦綜防工作面兩順超前支護原來均采用架設原木梁U 型鋼腿的梯形棚，如下頁圖4 所示。

1）N1S1 工作面兩巷不臨采空區(qū)，兩巷壓力小，回順巷道變形不嚴重，因運輸巷有轉(zhuǎn)載機和端頭架等大型設備，巷道斷面需要擴大，運輸巷超前支護采取全部拆除原支護，重新架設梯形棚的方式，如圖4所示。

2）回風巷無設備，回風巷超前支護則采取拆除原支護的底梁和上幫兩個幫梁在頂梁靠上幫側打單體的支護方式，如圖5 所示。

圖2 運輸巷支護形式（單位：mm）

圖3 回風巷支護形式（單位：mm）

圖4 運輸巷超前支護圖（單位：mm）

當工作面采至654 m 時，實行1、2 層煤合采，兩巷掘進時是沿一煤底板進行的，運回順巷道底板比二煤底板高3.86 m，根據(jù)工作面低于兩巷的特點，回采時兩巷超前支護段底板需要全部降低。

圖5 回風巷超前支護圖

運輸巷和回風巷需要超前拉底。兩巷超前支護必須采取特殊的支護形式，運輸巷需要增加高度，并在支護頂板上打木垛，來降低超前支護底板。回順則采取下幫梁上直接接腿并留有二部臺的方式。圖6是兩巷超前支護平面圖。

圖6 兩巷超前支護平面圖

3 運輸巷超前支護

超前拉底，拆除巷道原支護36U 鋼金屬支架的底梁，再拆除兩幫和頂部的棚梁，使原支護全部回出。

超前支護采用梯形棚。頂板架設圓木，兩幫架設36U 鋼棚腿，中間打2 排單體液壓支柱，形成“一梁四柱”。兩幫掛設菱形網(wǎng)，下幫側空幫處木拌剎嚴。頂板空頂處剎木拌接頂。單體液壓支柱間距2 200 m，頂板木梁規(guī)格為Φ200 mm×4 000 mm，36U 鋼棚腿長4 000 mm。成巷后巷道底寬5 200 mm，上寬3600 mm，凈高3 800 mm。梯形棚間距1 000 mm。運輸巷超前支護形式見圖7。

圖7 運輸巷超前支護圖（單位：mm）

4 回風巷超前支護

超前拉底，在支架前超前2～3 架拆除巷道原支護36U 鋼金屬支架的底梁上幫的兩個幫梁和下幫棚梁，保留頂梁和下幫上幫梁，下幫側在原支護的上幫梁梁頭接36U 鋼棚腿，使用卡板連接。棚腿外掛設菱形網(wǎng)，空幫處木拌剎嚴。

拉底深度為2 200 m，行人出口寬度為700 mm，36U 鋼棚腿長為4 000 mm。成巷后巷道凈高為6 600 mm，凈寬為4 400 mm。底板與工作面前部運輸機底板一致，保證回采高度為2 700 mm。回風巷超前支護形式見圖8。

5 支護效果

從2019 年4 月下旬開始至2020 年5 月下旬工作面回采結束。回順就采用此種支護，運順自2019年10 月開始對超前支護進行改造，兩巷超前支護改造后取得了良好效果，保證了工作面的正常回采。

6 經(jīng)濟效益

采用該支護技術增加回采高度3.86 m，從654 m始至1 240 m 止，回采長度共586 m。N1S1 工作面增加原煤產(chǎn)量87.7 萬t，創(chuàng)造經(jīng)濟效益8 770 萬元，支護材料節(jié)省支護原木1550 根，資金141 萬元；節(jié)省菱形網(wǎng)2 480 片，資金59 萬元；節(jié)省梯形棚棚腿約250 套，資金17 萬元；節(jié)省單體租賃費3.2 萬元。合計8 990.2 萬元。

7 結語

圖8 回風巷超前支護圖（單位：mm）

N1S1 工作面超前支護改革取得了成功，為今后大平礦超前支護開拓了新思路，選擇超前支護形式要因地制宜，要根據(jù)工作面的具體條件來考慮，正確選擇超前支護形式可以達到事半功倍的效果。