L 型工作面“推透法”末采技術應用與實踐

韓 偉 趙 奇

（1.山西霍寶干河煤礦有限公司，山西 霍州 031400；2.中國煤炭學會，北京 100013）

1 工程概況

薛虎溝煤礦是重組整合礦井，2-106 工作面呈L形布置[1-4]。2-106A 沿2#煤層走向布置，走向長度790 m，工作面長度200 m；2-106B 沿2#煤層傾向布置，傾向長度470 m，工作面長度230 m。2-106A面接替2-106B 面回采。工作面布置如圖1。

對于2-106B 面末采方式，有3 種方案可選，分別是：留設小煤柱方案、無煤柱“推透法”方案和轉角推進方案。雖然無煤柱“推透法”方案技術難度大，但是采用此種方案煤炭回收率最高，2-106B面末采采用無煤柱“推透法”方案。

2 工作面開采技術條件

（1）地質條件

2-106 工作面為復采殘采，2#煤上部煤層已被小窯回采破壞，受其影響可采煤層采高取3.4 m。根據地質報告及實際揭露，工作面地質構造簡單，工作面四周均不受采動影響。煤層頂底板巖性見表1。

圖1 工作面布置圖

（2）圍巖強度、應力條件

圍巖力學參數見表2，地應力測量結果見表3。

表1 煤層頂底板巖性

表2 圍巖力學參數

表3 地應力測量結果

（3）1062A 巷受動壓影響段巷道狀況

受采動影響段為梯形斷面，12#工字鋼棚支護。巷道規格上寬×下寬×高=3440 mm×4600 mm×3420 mm；棚梁長3340 mm，棚腿長3450 mm，棚距600 mm。

通過考察和統計分析證實，44.4%的巷段頂板成型較好，可以施工錨索，其余56%巷段剎頂較厚，不便于施工錨索。

（4）采動影響范圍及影響程度

礦壓監測表明，工作面采動影響范圍在70 m左右，嚴重影響范圍為30～35 m。支承壓力峰值在工作面前8～10 m 處，應力集中系數2.3。

3 “推透法”末采方案設計

3.1 設計原則和技術策略

設計原則和技術策略：106B 工作面末采時，降低回采速度，避免強沖擊動載荷的影響；對于106A2 巷補強加固，以控頂為主；1062A 巷設計加固強度分別以靜載和動載條件通過強度校核進行確定；方案設計是要充分考慮加固方案的可操作性，便于加固施工；確保末采階段1062A 巷加固支護系統的穩定性；確保安全的前提下，實現回撤與回采同步運行。

3.2 2-1062A 巷加固方案設計

基于1062A 巷頂板條件和巷道支護狀況，根據設計原則，加固方案分兩種情況：頂板非冒頂段，錨索+鋼梁托棚方案；頂板冒頂段，單體+π 梁托棚方案。

3.2.1 錨索+鋼梁托棚方案

（1）支護材料

錨索：采用SKP22-1/1720-7000 mm 股高強度低松弛鋼絞線，高強度鎖具和托盤，托盤規格為300 mm×300 mm×16 mm；錨桿：幫部使用規格Ф20 mm×2000 mm 玻璃鋼錨桿；鋼梁：12#工字鋼，長度1.9 m，兩側距離梁端頭150 mm 鉆Ф30 mm圓孔。

（2）支護形式及參數

巷道頂板：一梁兩索沿巷道軸線方向打設3 排托梁棚，托梁棚間距1.6 m，托梁棚呈三花布置；巷道兩幫：玻璃鋼錨桿，錨桿間排距0.8 m×0.8 m。巷道支護布置如圖2。

（3）支護強度校核

1062A 巷在靜壓狀態下頂板載荷計算：

式中：γ頂為頂板巖石平均容重，取2500 kg/m3；Rp為塑性區半徑，m；Q頂為靜壓情況下頂板載荷，kN/m2；Z為巷道埋藏深度，取210 m；R0為矩形巷道外接圓半徑，取2.6 m；φ為摩擦角，取45°；C為粘結系數，取4；H為巷道高度，取3.4 m；a為巷道寬度，取4.6 m。

方案中平均每平米布置1 根錨索，Ф22 錨索屈服負荷按484 kN 計算：Q索梁棚=1×484=484 kN/m2＞Q頂動，經校核，支護強度滿足要求。

圖2 錨索+鋼梁托棚支護圖

3.2.2 單體+π 梁托棚方案

（1）支護材料

單體支柱：DW38-200/110 型單體液壓支柱；π型梁：梁長度1800 mm。

（2）支護形式及參數

支護形式為一梁三柱式，每架托棚托三架工字鋼棚，按巷道軸線方向布置三排，中間排交錯布置，支護布置如圖3。

圖3 單體+π 梁托棚支護

（3）支護強度校核

在動載條件下，頂板載荷為：

Q頂動=3×Q頂=3×4.275=12.83 kN/m2

單體+π 型梁棚每平米單體支護數量1.75 根，支護強度為：Q單體π梁棚=1.75×200=350 kN/m2＞Q頂動，經校核，支護強度滿足要求。

3.3 采、撤協同運行方案

106B 面末采回撤與106A 面回采協同運行方案如圖4、圖5。

圖4 工作面推透相對位置

圖5 支架回撤后相對位置

4 結論

（1）L 型工作面末采采用“推透法”的關鍵技術是受動壓影響段巷道加固和回采、回撤協同運行技術。受動壓影響段巷道加固方案不但要考慮巷道圍巖條件、支護狀況選取加固方式，更要基于最大動壓影響程度對加固強度進行校核，保證巷道在雙重動壓影響下不失穩。回、撤協同運行重點考慮回撤支架回轉空間和工作面合理的推進速度。

（2）2-106L 型工作面開采實踐證明，對于L型工作面末采采用“推透法”，采用合理的巷道加固補強和采、撤協同運行方案，不但能最大程度提高煤炭回收率，還可提高工作面整體推進速度，確保安全高效生產。