王 冰

（山西焦煤西山煤電晉興能源公司斜溝煤礦，山西 興縣 033699）

引言

回撤通道是綜采設備搬家倒面的主要通道，確保回撤通道巖層穩(wěn)定，保障采面安全生產[1-2]。綜采設備回撤技術以及回撤通道圍巖控制效果等因素會給回撤效率帶來顯著影響[3-5]。山西某礦2502綜采工作面為二采區(qū)首個回采工作面，采面主采5號煤層，受到煤層自身強度低以及堅固性差等因素影響，采面回采期間煤壁出現(xiàn)一定程度的片幫問題。特別是采面在回采末期，在采面與回撤巷道間會形成孤島煤柱，煤柱在采面采動應力集中作用下裂隙發(fā)育，導致液壓支架頂板上覆巖層出現(xiàn)冒落，頂板管理難度增加。為了確保采面頂板穩(wěn)定，確保采面安全回撤，礦井提出在煤壁中注入馬麗散、回撤巷道頂板使用組合錨索對巖層進行控制，取得了較好的巖層控制效果。

1 工程概況

2502綜采工作面回采5號煤層，結構簡單，厚度2.9~3.5 m，內夾雜1~3層矸石。2502綜采工作面走向長、斜長分別為900 m、190 m，回采的5號煤層硬度平均1.2，裂隙發(fā)育。5號煤上方有0.3 m厚砂質泥巖偽頂，隨采隨垮；直接頂為厚度5.6 m泥巖；直接底為厚度3.9 m粉砂巖。

2502綜采工作面回采至875 m位置即采面與回撤通道相距25 m時，采面煤壁出現(xiàn)片幫、具體位置頂板出現(xiàn)冒落。采面頂板冒落以及片幫發(fā)生可細分為三個階段：第一階段是頂板冒落初步階段，78~96號液壓支架前探梁、上部位置巖層出現(xiàn)垮落，頂板冒落高度在1.8 m；第二階段是頂板冒落擴大階段，38~52號支架出現(xiàn)局部范圍頂板破碎，在69~105號支架間冒頂較為嚴重。為此，采面采取注漿方式對巖層穩(wěn)定性進行控制，并在回撤通道布置組合錨索對頂板進行控制。

2 回撤通道頂板控制技術

2.1 圍巖注漿加固

在采面回采期間采用馬麗散對破碎頂板進行加固。具體采取的注漿加固工藝為：注漿鉆孔施工→注漿泵固定→鉆孔注漿→停注→開始下一循環(huán)注漿[6-8]。

在采面回采期間共進行3個循環(huán)注漿，第一循環(huán)注漿在采面開始掛網停采線（即采面與回撤通道煤壁距25 m）時開始，注漿孔布置深度均為6.0 m，鉆孔傾角在30°~45°，設計注漿量控制在1.0 t左右；第二循環(huán)注漿在采面與停采線（回撤通道煤壁）相距10.7 m開始，注漿孔深控制在6.0 m，傾角為30°~45°，注漿壓力控制在6.0 MPa，設計注漿量為10.0 t；第三循環(huán)注漿在采面與停采線相距5.6 m，注漿參數(shù)與第二循環(huán)注漿一致。

2.2 回撤通道強化支護

為解決破碎頂板回撤通道圍巖控制難度、確?；爻吠ǖ理敯鍘r層穩(wěn)定，依據(jù)采面與回撤通道間距離變化，分三個階段對回撤通道頂板進行支護。

1）在回采工作面開始掛網至掛設13網距離，在工作面60號支架以上范圍長、短錨索按照“一·一”形式布置，布置的長錨索規(guī)格為Φ22 mm×8 300 mm、短錨索規(guī)格為Φ22 mm×4 500 mm，間排距均為1 600 mm×800 mm；工作面60號支架以下范圍采用長錨索+錨桿按照“一·一”形式布置，錨桿、錨索規(guī)格分別為Φ20 mm×2 800 mm、Φ22 mm×8 300 mm，錨桿、錨索間排距均為1 600 mm。在采面支架頂梁前端頂板上鋪設金屬網，且金屬網片間長邊、短邊搭接距離分別為100~150 mm、200~300 mm，在搭接位置使用14號鐵絲綁扎。具體布置如下頁圖1所示。

圖1 回撤通道支護示意圖

2）在采面14~20網間，采面全段通過長、短錨索進行加固，錨索布置形式為“一·一”形式，錨索的規(guī)格分別為Φ22 mm×8 300 mm、Φ22 mm×4 500 mm，間排、排距分別為1 600 mm、800 mm在支護段使用4mm厚鋼帶代替托梁對頂板進行支護，布置的錨索均在鋼帶上施工，重點是在16~17網間沿著回撤通道方向上施工組合錨桿。組合錨索間距為8.0 m，共計施工23組，每組組合錨索均由4根規(guī)格Φ22 mm×8 300 mm錨索、一根厚度12 mm、規(guī)格600 mm×600 mm鋼板以及錨桿等構成，組合錨索在外斜角均為60°。

3）在采面出口位置布置8組錨索梁，每組錨索梁由3根Φ22 mm×8 300 mm錨索構成，中間錨索垂直頂板、兩側錨索均外插75°。錨桿別采用1支Z2360、1支K2335錨固，錨索用2支Z236035、1支K2360錨固。錨桿、錨索上預緊力分別超過100 kN、150 kN。

3 控制效果分析

在采面采取第一輪壓注馬麗散后，破碎頂板冒落問題得以有效改善；通過后續(xù)的第二輪、第三輪馬麗散壓注，破碎頂板冒落問題得以有效解決。注漿為回撤通道破碎頂板控制提供了較好的條件。

在工作面采取分段支護方式，不僅降低了支護材料使用量以及作業(yè)人員勞動強度，而且提高了頂板破碎區(qū)域巖層控制效率。同時采面破碎頂板從掛網開始至掛第7網時頂板得以有效控制，為綜采設備安全回撤創(chuàng)造了良好條件。

通過采用組合錨對頂板巖性進行控制，顯著提升了頂板巖層穩(wěn)定性，在綜采設備回撤期間未出現(xiàn)頂板垮落、冒頂?shù)氖鹿?，取得了較為顯著的頂板巖層控制效果。

4 結論

回采工作面在末期回采期間，采面與回撤巷道間會形成孤島煤柱，煤柱在采動引起的超前支承壓力作用下會出現(xiàn)頂板冒落嚴重、回撤通道掛網、支護困難等問題，頂板巖層管理相對較為困難。為了確保采面回采通道使用安全，礦井提出采用馬麗散對破碎頂板巖層進行加固，并集合組合錨索強化頂板穩(wěn)定性。現(xiàn)場應用后，回撤通道圍巖變形得以有效控制，為綜采工作面設備回撤安全創(chuàng)造了良好條件。