程 波

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)翼城晟泰青洼煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 043500）

回撤通道主要用于綜放設(shè)備搬家倒面，回撤通道圍巖控制效果會直接影響綜放設(shè)備回撤安全以及回撤效率[1-3]。現(xiàn)階段礦井常用的回撤通道支護(hù)方式包括架棚支護(hù)、錨網(wǎng)索支護(hù)、注漿加固支護(hù)等，依據(jù)現(xiàn)場情況選用合適的支護(hù)方式對提高回撤通道圍巖控制效果具有重要意義[4-7]。青洼礦2205綜放工作面回撤通道采用人工刷擴(kuò)采面巷幫實(shí)現(xiàn)，為了降低回撤通道刷擴(kuò)耗時，提出使用Π型鋼梁、單體支柱刷擴(kuò)后的回撤通道頂板進(jìn)行支護(hù)，頂板未施工錨桿（索）。在采面回撤后期，受到頂板來壓強(qiáng)、斷面大、頂板強(qiáng)度低等因素影響，回撤通道頂板Π型鋼梁出現(xiàn)較大變形，巷幫出現(xiàn)一定程度片幫問題，給綜放設(shè)備安全回撤帶來一定威脅。為此，需要對回撤通道支護(hù)進(jìn)行針對性優(yōu)化，以便為綜放設(shè)備安全回撤創(chuàng)造良好條件。

1 工程概況

2205綜放工作面東、西分別為2208采空區(qū)、2203工作面（未掘），南側(cè)為F6、F7正斷層，北側(cè)為采區(qū)集中運(yùn)輸巷。2205工作面底板標(biāo)高+913～ +994.3 m，采面切眼長度為Ⅰ段56.9 m、Ⅱ段150 m（中-中），回采長度為Ⅰ段79.8 m、Ⅱ段450.05 m（切眼中-設(shè)計停采線）。采面回采的2號煤平均厚3.82 m，埋深208.16～245.26 m，煤層傾角5.69°～6.69°，平均6.33°，工作面采高2.6 m，放頂煤厚度1.22 m。煤層頂?shù)装鍘r性見表1。

表1 2號煤層頂?shù)装鍘r性參數(shù)

采面割煤采用MG170/411-WD型雙滾筒采煤機(jī)，采煤高度2.6 m，放煤厚度1.22 m。采面內(nèi)布置6架型號ZFG3200/22/32過渡支架，90架型號ZF3200/20/30綜放支架，支架控頂距在3240～3840 mm。

2 回撤通道原支護(hù)設(shè)計

為了滿足2205綜放工作面液壓支架調(diào)向、綜采設(shè)備運(yùn)輸?shù)刃枰?，采面回采至停采線后需要對采面進(jìn)行刷擴(kuò)，從而形成回撤通道。

2.1 回撤通道支護(hù)形式以及支護(hù)參數(shù)

工作面回撤通道用單體支柱（型號DW28-300/110）、Π型鋼梁（3.0 m長）組成架棚支護(hù)頂板，棚距500 mm。Π型鋼梁一端深入液壓支架頂梁300 mm；一端采用兩排單體進(jìn)行支撐，第一排單體距離巷幫200 mm，第二排單體與第一排間距為700 mm。沿著采面方向按照300 mm間距布置Π型鋼梁（3.0 m長）。具體回撤通道支護(hù)斷面如圖1。

圖1 回撤通道原支護(hù)圖

2.2 回撤通道支護(hù)體系支撐強(qiáng)度驗(yàn)算

對采面刷擴(kuò)后，對刷擴(kuò)位置采用單體、Π型鋼梁、液壓支架按照“一梁三柱”形式組成架棚對頂板進(jìn)行支撐。在計算支護(hù)強(qiáng)度時，按照傾斜方向一節(jié)Π型鋼梁長度計算，支護(hù)面積按照7.2 m2計算，共計使用20根單體進(jìn)行支護(hù)（一端支撐Π型的液壓支架近似當(dāng)做1根單體）。采面合理支護(hù)強(qiáng)度（P1）可通過下述經(jīng)驗(yàn)公式計算：

其中：H為單體支護(hù)高度，取值2.2 m；r為頂板巖層密度，取值2500 kg/m3；K為回撤通道支護(hù)體系支撐的覆巖厚度與采高比，取值為8；g為重力加速度，取值9.8 m/s2。

將上述參數(shù)帶入公式（1）求得P1=431.64 kPa，則每根單體支柱平均受到載荷為123.31 kN。根據(jù)上述計算結(jié)果，采用DW28-300/110單體可滿足支護(hù)需要。

但是由于回撤通道斷面大、頂板來壓強(qiáng)度高，綜采設(shè)備在回撤期間出現(xiàn)Π型鋼梁被壓彎問題，當(dāng)Π型鋼梁變形嚴(yán)重時需要安排人員進(jìn)行挑棚處理，由于采面出矸困難，挑棚后的矸石堆積在液壓支架后尾梁位置，從而降低回撤通道有效通風(fēng)斷面。

因此，原有回撤通道支護(hù)方式不僅影響回撤通道效率而且存在一定安全風(fēng)險。

3 回撤通道支護(hù)優(yōu)化

針對2205綜放工作面回撤通道由于斷面過大存在Π型鋼梁變形嚴(yán)重問題，提出通過縮小回撤通道斷面方式對支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化。

支護(hù)參數(shù)：采用2400 mm長Π型鋼梁、單體組成架棚對頂板進(jìn)行支護(hù)，棚距500 mm，按照“一梁三柱一抬棚”形式支護(hù)（Π型鋼梁一端位于液壓支架頂梁上，因此，將液壓支架近似看為單體）。Π型鋼梁一端深入到液壓支架頂梁上方200 mm；另外一端采用2排單體進(jìn)行支護(hù)，第一排單體與巷幫間距為200 mm，第二排單體與第一排單體間距為200 mm。采用此種支護(hù)方式，液壓支架底座與巷幫間凈距為3300 mm，可滿足液壓支架回撤需要。具體優(yōu)化后巷道支護(hù)設(shè)計如圖2。

圖2 回撤通道優(yōu)化后的支護(hù)圖

4 支護(hù)優(yōu)化效果分析

2205綜放工作面采用人工刷幫方式形成回撤通道斷面，對回撤通道支護(hù)優(yōu)化后，液壓支架與刷擴(kuò)幫凈間距由3800 mm縮小至3300 mm，回撤通道頂板支護(hù)長度縮小500 mm，回撤通道頂板支護(hù)采用的Π型鋼梁變形量顯著降低，頂板穩(wěn)定性有所增強(qiáng)。

通過現(xiàn)場監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，頂板Π型鋼梁最大變形量控制在70 mm以內(nèi)?；爻吠ǖ狼醒鬯U(kuò)寬度縮小500 mm，巷幫刷擴(kuò)工程量減少195 m3，降低了勞動強(qiáng)度。優(yōu)化后回撤通道凈寬度可滿足液壓支架調(diào)向、采煤機(jī)拆卸、運(yùn)輸?shù)刃枰?/p>

5 結(jié)語

（1）2205綜放工作面回撤通道受頂板巖層強(qiáng)度較低、回撤通道斷面大以及未施工錨桿（錨索）對頂板支護(hù)等因素影響，回撤通道支護(hù)用的Π型鋼梁變形量最大達(dá)到520 mm，給綜放設(shè)備回撤安全帶來較大安全威脅。

（2）為了實(shí)現(xiàn)綜放設(shè)備安全回撤，對液壓支架、采煤機(jī)等綜放設(shè)備回撤空間需要進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)液壓支架底座與刷擴(kuò)幫凈寬在3300 mm即可滿足回撤需要。為此，提出以縮小回撤通道斷面為核心的支護(hù)優(yōu)化方案。具體為：液壓支架與刷擴(kuò)幫凈間距由3800 mm縮小至3300 mm，回撤通道凈寬度縮小500 mm。

（3）現(xiàn)場應(yīng)用后，回撤通道巷幫刷擴(kuò)量減少195 m3，頂板支護(hù)用的Π型鋼梁最大變形量控制在70 mm以內(nèi)，同時回撤通道空間可滿足液壓支架回撤、采煤機(jī)拆除及運(yùn)輸?shù)刃枰?/p>