段朝斌

（霍州煤電集團(tuán)豐峪煤業(yè)安裝分公司，山西 霍州 031400）

采煤工作面回撤通道是影響工作面搬家速度的關(guān)鍵因素，影響煤礦高產(chǎn)高效安全開采，做好回撤通道支護(hù)是保障工作面設(shè)備順利撤出的前提。當(dāng)前工作面回撤一直沿用距終采線一定距離鋪網(wǎng)，然后劈幫架設(shè)支架，支護(hù)撤出通道。從實(shí)踐觀察效果來看，該支護(hù)技術(shù)的效果一般，安全性不高，而且涉及繁重、危險(xiǎn)的回收和運(yùn)送支架工作，斷面利用率小，嚴(yán)重制約了工作面回撤速度。當(dāng)前錨桿與錨索支護(hù)技術(shù)在工作面回撤通道中得到了應(yīng)用，以豐裕煤礦2302 工作面為例，采用預(yù)先掘出回撤通道，支架直接進(jìn)入通道回撤的支護(hù)方案，實(shí)踐效果理想。

1 工程概況

豐裕煤礦2302 工作面支架架型體積大、噸位重，為了加快2302 工作面的安全回撤速度，將傳統(tǒng)的回撤通道支護(hù)方式調(diào)整為預(yù)掘回撤通道的方式進(jìn)行回撤。2302 工作面巷道布置示意如圖1 所示，巷道中布置一條主回撤通道和一條輔回撤通道，主回撤通道和輔回撤通道之間采用聯(lián)絡(luò)巷連接。兩條通道斷面呈矩形，主回撤通道掘進(jìn)斷面積S=寬×高=5 m×3.6 m=18 m2，輔回撤通道掘進(jìn)斷面積S=寬×高=5 m×3.4 m=17 m2。回撤通道要經(jīng)歷回采工作面超前支承壓力影響的全過程，因此采動(dòng)影響十分強(qiáng)烈，巷道變形破壞給回撤工作帶來困難，對回撤通道的支護(hù)增加了難度。傳統(tǒng)的金屬棚支護(hù)在技術(shù)上很難實(shí)現(xiàn)，支護(hù)費(fèi)用高，安全無法保證，必須提出新的支護(hù)設(shè)計(jì)方案。

圖1 豐裕煤礦2302 工作面巷道布置示意圖

2 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方案

回撤通道沿3 號(hào)煤層底板掘進(jìn)，頂板為煤層。從煤層、圍巖巖性與強(qiáng)度、地應(yīng)力測量數(shù)據(jù)可知，工作面采透主回撒通道后，頂板下沉主要取決于上部巖層的強(qiáng)烈沉降。因此，單獨(dú)采用錨桿、錨索支護(hù)很難有效控制頂板下沉，通道內(nèi)必須進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，以控制頂板的整體下沉。

采用有限差分?jǐn)?shù)值計(jì)算軟件FLAC3D，模擬了工作面采透回撤通道前后圍巖變形和破壞的特征，并對不同的錨桿、錨索支護(hù)參數(shù)、加強(qiáng)支護(hù)形式與參數(shù)進(jìn)行了比較，最后確定主回撤通道采用高強(qiáng)度錨桿與錨索支護(hù)、液壓支架加強(qiáng)支護(hù)，輔回撤通道采用高強(qiáng)度錨桿與錨索支護(hù)。

2.1 錨桿與錨索支護(hù)

主回撤通道頂板支護(hù)：錨桿桿體為Ф20 mm 左旋無縱筋螺紋鋼筋，長2.4 m，樹脂加長錨固。鋼筋托梁采用Ф16 mm 的鋼筋焊接而成，寬100 mm，長4.6 m。菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂。錨桿排距800 mm，每排6 根錨桿，間距900 mm。錨索為單根鋼絞線，Ф15.2 mm，長度9.3 m，加長錨固。采用4 個(gè)樹脂藥卷，1 支K2335，3 支Z2360。錨索一排3 根，采用4.4 m 的14 號(hào)槽鋼組合，排距1600 mm，間距1400 mm。

主回撤通道巷幫支護(hù)：靠近工作面?zhèn)葞湾^桿采用Ф18 mm、長2 m 的玻璃鋼錨桿，樹脂端部錨固。排距800 mm，每排5 根錨桿，間距800 mm。采用Ф16 mm、3.4 m 的鋼筋托梁和金屬網(wǎng)護(hù)幫?？拷o回撤通道側(cè)幫錨采用Ф18 mm、長2 m的螺紋鋼錨桿，排距800 mm，間距1000 mm。采用Ф16 mm、3.2 m的鋼筋托梁和金屬網(wǎng)護(hù)幫。支護(hù)布置如圖2 所示。

輔回撤通道頂板支護(hù)：錨桿桿體為Ф20 mm左旋無縱筋螺紋鋼筋，長2.4 m，樹脂加長錨固。鋼筋托梁采用Фl6 mm 的鋼筋焊接而成，寬度為100 mm，長4.6 m。采用菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂。錨桿排距1000 mm，每排6 根錨桿，間距900 mm。錨索為單根鋼絞線，Ф15.2 mm，長7.3 m，加長錨固。錨索一排兩根，排距3000 mm，間距1800 mm。

輔回撤通道巷幫支護(hù)：錨桿采用Ф18 mm、長2 m 的螺紋鋼錨桿，排距1000 mm，間距1000 mm。采用Фl6 mm、2.3 m 的鋼筋托梁和金屬網(wǎng)護(hù)幫。

2.2 主回撤通道加強(qiáng)支護(hù)

在主回撤通道內(nèi)采取了以下4 種加強(qiáng)支護(hù)：

（1）安裝液壓支架。在主回撤通道內(nèi)安裝106臺(tái)ZZ18000/25/50 垛式支架，支架沿通道排成直線，與鋼梁接觸嚴(yán)密，支架達(dá)到初撐力。

（2）在輔回撤通道側(cè)幫打錨索。錨索直徑Ф15.2 mm，長5.3 m。錨索每排兩根，排距2 m。下部錨索距底板1 m，間距1.8 m，用2.2 m 的12號(hào)槽鋼組合。

（3）工作面采用FLZ38-20 型單體液壓支柱加鉸接頂梁進(jìn)行超前支護(hù)。在工作面推進(jìn)至距離主回撤通道為11 m 時(shí)頂板來壓，此時(shí)主回撤通道內(nèi)壓力顯現(xiàn)明顯，采用FLZ38-20 型單體液壓支柱加鉸接頂梁進(jìn)行超前支護(hù)。

（4）工作面與回撤通道貫通后打錨索。貫通后要將貫通點(diǎn)浮煤清理干凈，在貫通過程中所破壞的錨桿要及時(shí)補(bǔ)打，一般采用Ф15.2 mm、長9.3 m的錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，保證頂板安全。

圖2 豐裕煤礦2302 工作面主回撤通道錨桿支護(hù)布置圖（單位：mm）

3 礦壓監(jiān)測結(jié)果及分析

工作面回撤前后，在主回撤通道進(jìn)行了礦壓監(jiān)測，包括頂板下沉、頂板離層及液壓支架支護(hù)阻力，分析了頂板周期來壓的特征及對回撤通道支護(hù)的影響。

3.1 主回撤通道頂板下沉

在主回撤通道靠近工作面?zhèn)戎Ъ芘圆贾脺y點(diǎn)，量取底板到頂板的距離，共設(shè)48 個(gè)測點(diǎn)，依次編號(hào)為1～48 號(hào)。在頂?shù)装逡平恐兄饕琼敯逑鲁?，監(jiān)測結(jié)果如圖3 所示。從圖中可知，頂板最大下沉區(qū)域?yàn)?7～175 m 段，下沉量為400 mm 左右；頂板下沉量表現(xiàn)出中間大兩頭小的趨勢。當(dāng)工作面推進(jìn)至距離主回撤通道5 m 時(shí)起至工作面與主回撤通道貫通時(shí)，須加快工作面推進(jìn)速度，減少頂板下沉量，保障巷道推進(jìn)安全。

圖3 2302 工作面主回撤通道頂板下沉量觀測結(jié)果

3.2 主回撤通道頂板離層

在主回撤通道安裝了3 個(gè)數(shù)顯頂板離層指示儀，分別安裝在1 號(hào)聯(lián)絡(luò)巷口、2 號(hào)和3 號(hào)聯(lián)絡(luò)巷之間、3 號(hào)聯(lián)絡(luò)巷口。頂板總離層數(shù)值分別為110 mm、80 mm 和70 mm。頂板離層值與頂板下沉量相差很大。可見，主回撤通道頂板下沉主要取決于上部巖層的移動(dòng)，錨桿、錨索支護(hù)有效控制了錨固區(qū)內(nèi)頂板的變形與離層，基本保持了頂板的完整性。

3.3 液壓支架支護(hù)阻力

綜采工作面共129 個(gè)支架，設(shè)129 個(gè)測點(diǎn)（編號(hào)依次為1～129 號(hào)），監(jiān)測了支架受力情況。液壓支架支護(hù)阻力觀測結(jié)果如圖4 所示。從圖中數(shù)據(jù)可知，6～13 號(hào)段、23～58 號(hào)段和88～118 號(hào)段的頂板應(yīng)力集中，表現(xiàn)出工作面頂板呈段式垮落；15～22號(hào)段和59～84 號(hào)段支護(hù)阻力較低。在末采撤架時(shí)，支架必須升緊升平，并達(dá)到初撐力，使支架受力均衡，杜絕支架壓死情況的發(fā)生。

主回撤通道內(nèi)的ZZ18000/25/50 垛式支架支護(hù)阻力較為穩(wěn)定，這表明該型號(hào)支架的初撐力較高，支護(hù)強(qiáng)度理想。

圖4 豐裕煤礦2302 工作面液壓支架支護(hù)阻力觀測結(jié)果

3.4 頂板周期來壓特征及對回撤通道支護(hù)的影響

2302 工作面推進(jìn)到距主回撤通道11 m 時(shí)，工作面頂板最后一次來壓。礦壓觀測報(bào)告顯示，該工作面頂板周期來壓步距13.4～14.8 m，平均14.2 m，影響范圍2.2 m。推測可知頂板來壓將出現(xiàn)在主輔回撤通道間的保護(hù)煤柱內(nèi)，實(shí)踐結(jié)果也說明了該結(jié)論，最后一次來壓之后，工作面頂板處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語

2302 工作面采用預(yù)先掘出回撤通道，支架直接進(jìn)入通道回撤的方案是成功的。工作面及主輔回撤通道頂板比較穩(wěn)定，通道變形得到有效控制，滿足了撤出設(shè)備的要求。高強(qiáng)度錨桿錨索支護(hù)+垛式支架非常適合大斷面回撤通道支護(hù)，能夠保證工作面設(shè)備順利撤出。由于設(shè)備可同時(shí)從工作面兩頭、主輔回撤通道聯(lián)絡(luò)巷中撤出，顯著提高了回撤速度，大大縮短了工作面回撤時(shí)間，帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。