礦井破碎圍巖預掘回撤通道圍巖支護技術探析

張躍豐

（晉能控股煤業集團侯甲煤礦，山西晉城048105）

由于逐漸提升的煤炭開采技術與推廣使用先進的綜采設備，就會提高煤炭的生產效率和生產的安全性。在煤炭生產期間，最主要的步驟就是回撤綜采設備，除小型、較輕綜采設備不困擾回撤外，別的綜采設備都會影響設備回撤。一些礦井經過使用預掘回撤通道的手段來將回撤綜采設備的效率提高，可在支護回撤通道圍巖時，會有采動擾動對其支護有影響，就增大了圍巖的變形量，乃至有垮落出現在頂板，尤其是有破碎出現在回撤通道的頂板時，就會增加圍巖控制的困難程度。因此，不少學者開始研究回撤通道圍巖的控制技術，還將很多支護圍巖的措施給提出了，這些措施包括架棚支護、錨網索支護、圍巖注漿、等壓讓壓、弱化頂板等，并以此為依據來開展回撤通道的支護工作，在本文中，將山西某礦30903綜采工作面的回撤通道支護當作工程背景，來分析回撤通道圍巖支護技術且圍巖是破碎的。

1 簡述工程狀況

在開采山西某礦時，所開采的煤層是9 號煤層，煤層的厚度是3.05m，具有比較穩定的賦存，其埋深度是420m。在工作面中，其推進、傾斜長度分別是420m、279.8m。綜采開采工藝使用到煤炭中，平均采高是2.9m。在9 號煤層的頂底板中，最主要的就是泥巖、細粒砂巖、砂質泥巖，圖1 就是9 號煤層頂底板的巖性圖。將支撐高度、工作阻力分別是2.5～5.0m、11000kN的ZY11000/25/50D 液壓支架使用到采面中，進行實現護頂，將規格是ZTY11000/25/50D的掩護式支架使用到采面的機尾與機頭處來護頂，將型號是ZYG11000/25/50D的過渡支架安排到采面的端頭，且數量是2臺。由于要將其回撤綜采設備的效率提高，將預掘回撤通道自停采線處開始給提出來了。

圖1 9號煤項底板巖性

由于該區域的地質結構對停采線處的影響，就會有裂隙發育到該煤層頂板的砂質泥巖、泥巖中，一些地方的煤巖體發生破碎，降低了穩定性，對控制預掘回撤通道圍巖有很大影響。

2 回撤通道圍巖支護的方式

2.1 永久支護的構成

（1）錨網索支護。當30903工作面距離停采線大于300m 時，EBZ260 綜掘機就可以對回撤通道進行掘進，在設計回撤通道時，其凈寬是為5000mm，凈高是2900mm，當結束掘進之后，可以使用錨網索來對圍巖進行支護。圖2就是錨網索布置斷面圖。在支護時，會使用D20mm×2400mm 錨桿與D17.8mm×6300mm 錨索。將錨桿布置到采面兩邊的巷幫上，且錨桿數量是8根，每邊各4根。將規格是800mm×800mm的玻璃鋼錨桿布置到采面幫，上錨索與下錨索距離底板與頂板250mm；煤柱幫一共有5 根錨桿，上部與下部分別是3根、2 根，對應間距分別是900mm、600mm，相鄰排之間的距離是800mm。將螺紋鋼錨桿使用到頂板中，相鄰排之間的距離都是1100mm，將錨索布置到中部，且相鄰排之間的距離是2200mm×2200mm。將金屬網鋪設到全斷面上，這樣可以將支護回撤通道外表巖體的強度增強。

圖2 錨網索布置斷面圖(單位：mm)

（2）將漿注到頂板。因為區域構造對回撤通道圍巖的影響，就會發育裂隙并且個別地方圍巖有破碎發生，由于將圍巖支護的成效增加與圍巖的變形量降低，就要注漿到回撤通道的頂板，且注漿是全斷面的。在對注漿的漿液進行選擇時，可以選擇波雷因，將注漿鉆孔布置到巷道頂板中，且相鄰注漿鉆孔之間的距離是2000mm，數量是3根，且鉆孔孔深都是4000mm，在巷道的中線處布置中部鉆孔，中線和兩邊的注漿鉆孔的距離都是2000mm；且注漿壓力都是3～4MPa。經過注漿到頂板破碎的巖體與裂隙發育，就可以促進漿液的擴展，使巖體所具有的整體性提高，與此同時，配合著之前巷道支護，就可以使頂板下沉得到控制。

2.2 加固補強回撤通道

當30903工作面距離回撤通道在50m以下時，回撤通道圍巖會被超前支承壓力不斷作用，就會有巷幫收斂較嚴重、底鼓與頂板下沉等問題需要回撤通道所面對。因此，就提出將ZZ18000/25/50垛式液壓支架來加固回撤通道頂板，圖3就是具體布置圖。相鄰垛式液壓支架之間的距離是0.6m，與回撤通道距離最近的垛式支架和煤柱幫、采面幫的距離分別是0.6m、0.5m。與回撤通道軸的方向相同，和垛式支架有6.0m的距離。

圖3 垛式液壓支架布置斷面圖(單位：m)

3 回撤通道圍巖的支護效果

當未采采面時，就具體狀況采取相應的措施，防止采面和回撤通道有錯臺出現，將綜采設備回撤效率與安全性提高。在采面與回撤通道的距離小于30m 時，在采面每向前推進10m就要對采面高度與回撤通道進行1次測定，并按照測定高度的結果來對開采高度進行調節，且所使用的方式是抬刀或臥刀；在開采采面時，要監測來壓狀況，并使用等壓、讓壓等方法來防止回撤通道和采面交匯時有來壓出現，將回撤通道圍巖控制所受礦壓的影響降低。在對該工作面進行開采時，周期性的來壓的步距一般在13～17m 范圍中，等采面一直回采到距離回撤通道12m時，將等壓使用到停采，還要將網掛在頂板上；等完成掛網并且有垮落出現在其頂板之后，就會迅速將采面推進還要貫通回撤通道。

當將垛式支架安裝到回撤通道之后，將測點布置到支架之后，且是3部相鄰的支架，監測垛式支架的立柱高度，經過對監測時間段內垛式支架的立柱高度的差值進行比較，就可以監測頂板的下沉量。圖4就是回撤通道頂板下沉監測結果。

圖4 回撤通道頂板下沉監測結果

自圖4 能夠得知，其頂板下沉量一般被控制到200～400mm 范圍中，當回撤通道和采面的距離小于2m時，其下沉量是5.5～7.8cm/d；在回撤通道和采面貫通之后，其下沉速度下降，最開始貫通與貫通后第6d的頂板下沉速度分別是3.1cm/d、0.7cm/d。

4 結束語

預掘回撤通道方式的應用，可以提供更多的空間來回撤綜采設備，將回撤時的時間損耗降低。由于區域地質結構對該工作面的影響，就會有破碎出現在回撤通道頂板中，由于采動所帶來的影響，就會有垮落、頂板下沉等問題出現。在本文中，將永久支護提出來了，且永久支護就是注漿+錨網索方式，可以在掘進回撤通道之后對圍巖的變形量進行控制；垛式液壓支架的應用，可以補強回撤通道，這樣就可以使回撤通道的變形量降低。按照回撤通道實現狀況，就設計了垛式液壓支架、永久支護方案的布置。在實際使用之后，在采面和回撤通道貫通時，頂板下沉量一般被控制到200～400mm范圍中，整體的下沉量不大，使回撤綜采設備的效率提高。