張 晨

(潞安環(huán)能股份有限公司 上莊煤業(yè)有限公司，山西 長治 046200)

目前我國綜采工作面收尾回撤主要采用機掘回撤通道、預掘回撤通道、預掘多通道回撤通道等方法解決工作面設備搬家倒面工程[1-3]。工作面末采期間礦山壓力顯現(xiàn)較為強烈，回撤通道巷道圍巖支護與控制是影響工作面搬家倒面安全與時效性的一項重要課題[4-5]。機掘回撤通道是大多數(shù)煤礦工作面收尾回撤首選方案，最大的優(yōu)點是機掘回撤通道巷道放置時間短、礦山壓力顯現(xiàn)弱，可以有效克服預掘回撤通道收尾回撤期間的支護難題：停采線位置正好處在工作面老頂周期來壓步距內(nèi)，頂板管理困難，巷道變形大治理難度大。為此，上莊煤礦采用預掘回撤通道作為末采期間搬家倒面的通道，采用雙排垛式支架支護回撤通道頂板工況試驗，本文分析該工況試驗工作面末采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為礦井綜放工作面末采收尾搬家倒面相關課題提供依據(jù)(圖1和圖2)。

圖1 雙排垛式支架回撤通道布置示意

圖2 末采工作面收尾貫通示意

1 工程概況

上莊煤業(yè)公司1301工作面位于一采區(qū)，工作面走向長度503 m，切眼長度150 m?；夭?號煤，煤厚2.1 m，一次采全高，區(qū)段煤柱寬度為25 m。煤層頂?shù)装鍘r性特征見表1。

表1 煤層頂?shù)装鍘r性特征

2 末采期間老頂來壓規(guī)律分析

預掘回撤通道巷道長度為150 m(幫-幫)、寬度為4.8 m，巷道高度采用分段設計，巷道中部40 m巷高為2.8 m，其余段巷高為2.5 m。工作面接近末采期間提前在預掘回撤通道內(nèi)共計布置67個垛式支架，垛架間距為1.75 m，距兩幫分別為0.4 m，中間過道距離0.6～0.8 m。

1301綜采面末采期間工作面推進距停采線26 m左右，礦山壓力顯現(xiàn)明顯加劇。現(xiàn)場觀測表明：制約老頂頻繁擾動最主要因素是回采工作面末采期間的推進速度，工作面正常推進量為4.2 m/d，老頂周期來壓步距為14.1～17.6 m，但在工作面末采收尾回撤期間速度為0.8 m/d，相對應的老頂周期來壓步距也發(fā)生明顯變化，見表2。工作面末采期間支架上鋪網(wǎng)、上圓木等工序加劇了老頂覆巖破斷程度，根據(jù)現(xiàn)場布點以及礦壓在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理顯示，老頂周期來壓步距平均降為7.4～10 m。

表2 老頂來壓步距

3 收尾期間圍巖礦壓分析

3.1 礦壓監(jiān)測方案

基于十字布點法預先在預掘回撤通道內(nèi)共計布置13個測點以便詳細監(jiān)測巷道頂板及兩幫變化情況，為了能夠?qū)崟r動態(tài)監(jiān)測采用雙排垛式支架支護頂板時，老頂覆巖擾動礦壓顯現(xiàn)情況，特設計預先在回撤通道內(nèi)垛式支架上安裝頂板礦山壓力在線監(jiān)測系統(tǒng)。

3.2 礦壓規(guī)律分析

1) 工作面推進至停采線26 m處，回撤通道內(nèi)中部約30 m頂板出現(xiàn)1～5 mm移近量；推進至22.8 m時，回撤通道內(nèi)巷道頂板整體出現(xiàn)沉降量；推進至8.8 m時頂板下沉量出現(xiàn)較為明顯線性增量。推進至貫通過程中，回撤通道內(nèi)頂板下沉量呈現(xiàn)峰值，同時礦壓在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測顯示工作阻力增至44.2～45.8 MPa(見表3)。

表3 垛架礦壓數(shù)據(jù) 單位：kN

回撤通道頂板下沉規(guī)律為：中間下沉大，兩端部下沉相對小，最大下沉值為368 mm。回采工作面一側(cè)幫部片幫較為嚴重，片幫最大值為820 mm，另一側(cè)圍巖整體較為完整。

2) 工作面貫通后，預掘回撤通道內(nèi)布置的雙排垛式支架整體未出現(xiàn)持續(xù)卸載情況，支架工作阻力恒定，回撤通道頂板累計最大下沉量達到806 mm后未再出現(xiàn)持續(xù)變化的情況，如圖3所示。

圖3 工作面頂板下沉量

3) 末采期間預掘回撤通道內(nèi)礦壓顯現(xiàn)以頂板下沉為主，最大變形速度為98.3 mm/d，兩端部頂板最大變形速度為17.6 d/mm，回撤通道內(nèi)頂?shù)装遄冃嗡俣惹€如圖4～圖6所示。

圖5 3號測點變形規(guī)律

圖6 11號測點變形規(guī)律

4 結(jié) 語

綜采面預掘回撤通道雙排垛式支架支護頂板方案，礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律表現(xiàn)為以頂板下沉變化為主：工作面推進至停采線26 m處頂板開始出現(xiàn)下沉量，推進至8.8～4 m下沉量最為顯著；工況試驗應證了預掘回撤通道分段式設計巷高的必要性；預掘回撤通道采用雙排垛式支架支護頂板滿足搬家倒面工作順利開展。