5105 工作面收尾回撤通道支护优化设计

郑 媛

（山西省煤炭建设监理有限公司， 山西 太原 030012）

1 工程概况

中煤集团山西华昱能源有限公司五家沟煤矿位于山西省山阴县西北部马营乡下石井村，井田面积为9.367 1 km2，生产能力为300 万t/a，批准开采4号、5 号、8 号煤层。5105 工作面地表位于下石井村往南约150 m 处，地表多为农田荒山及荒地，地面有废弃建筑物及民房。工作面地表中部有大沙沟河流由北向南流过，西部有一条下石井公路横穿工作面。经调查地表未发现地表裂缝及岩移沉降现象。该工作面煤层结构简单，根据周边采掘情况及WZK902地质钻孔资料分析来看工作面5-1 号煤层平均煤厚7.5 m，有两层夹矸，夹矸平均厚度0.26 m，岩性以深灰色泥岩、炭质泥岩为主，硬度较小。下覆5 号煤，平均煤厚5.4 m，层间距3.7 m。该工作面煤层走向变化较小，走向175°，倾向265°，倾角0°～2°之间，工作面回采揭露断层，无其他陷落柱和裂隙发育情况[1]。

截止2020 年4 月5 日为止，该5105 工作面已全部完成回采作业，为顺利回撤该工作面采煤机、液压支架、刮板输送机等机电设备，待工作面回采至停采线位置进行收尾工作时需施工一条收尾回撤通道，该收尾回撤通道宽×高=3.5 m×3.0 m，并对通道围岩采取有效的支护方案，从而保障巷道围岩的安全和稳定，保障回撤工作的顺利进行[2]。

2 5105 工作面收尾回撤通道原设计方案分析

在五家沟煤矿5105 工作面的初步设计方案中，对于该工作面收尾回撤通道的原支护设计方案如下：在液压支架上方铺设三层塑编网和15 根180 m长Φ21.5 mm 钢丝绳+2.4 mπ 型梁的方法加强支护；煤壁采用锚+网+梁（三层塑编网+2 m 梯子梁+Φ16 mm×1 800 mm 树脂锚杆）的方式进行联合支护；煤壁侧单体液压支柱与π 型钢梁配套支护[3]。原支护方式工序较多，操作复杂，支护过程中劳动强度大，不安全因素较多，极易发生安全事故。

针对5105 工作面的初步设计方案中的不足，从简化支护作业工序的角度出发，该对收尾回撤通道进行优化设计，从而进一步提高收尾回撤通道支护的稳定性和安全性[4]。

3 5105 工作面收尾回撤通道支护优化设计

3.1 收尾回撤通道顶板支护优化

由于一次性形成收尾回撤通道，会导致顶板破碎，支架进入回撤通道后，在通道中部会出现大面积冒落。针对这一情况，在割煤割煤50 m 后回撤通道顶板支护采用“JW 型钢带+组合锚索+锚索吊棚”的方案，保障回撤通道顶板的安全性和稳定性。

1）锚索吊棚支护：顶板施工一排走向锚索吊棚，施工在距支架前探梁0.15 m 处，吊棚长度3.5 m；Φ17.8 mm 的钢绞线预应力锚索，锚索间距7.75 m，锚索吊棚施工在相邻两排钢带之间，锚索吊棚排距为3.0 m[5]。

2）JW 型钢带支护：顶板布置三排“JW”型钢带，规格为长×宽×厚=4.8 m×0.28 m×0.004 m，采用锚杆进行固定。在吊棚前方0.85 m 处施工第一排JW型叠加钢带，钢带上均匀布置5 根长度为2.5 m 螺纹钢锚杆，JW 型钢带与顶梁平行布置，钢带排距1.0 m，同一排相邻两根钢带叠加布置，相邻两排钢带台阶式布置，5105 工作面收尾回撤通道联合支护情况如下页图1 所示。

3）组合锚索支护：在5105 工作面收尾回撤通道施工一排组合锚索，且施工在第二排与第三排钢带中间，锚索间距3.0 m，排距1.2 m，三花布置，如下页图2 所示，组合锚索由1 块钢托板及3 根恒阻锚索组成，锚索外露端安装1 块长度及宽度为0.3 m钢方垫。

图1 5105 面收尾回撤通道支护图（单位：mm）

图2 5105 工作面收尾回撤通道联合支护示意图（单位：mm）

3.2 收尾回撤通道煤壁支护设计

为保证5105 工作面安全快速搬家回撤，防止煤壁片帮出现，对该收尾回撤通道煤壁设计“迈步式”桁架超长锚索支护设计方案[6]。

该收尾回撤通道煤壁施工3 排桁架超长锚索支护，锚索采用长度为3.0 m 预应力钢绞线，锚索直径为17.8 mm，第一排锚杆距顶板间距0.5 m，相邻两排锚杆间距1.2 m。煤壁锚杆长度2.0 m，锚杆外露端采用长度为0.45 m 钢带进行预紧，同一排锚杆间距1.3 m。可对锚索进行张拉，张拉预紧力控制在100～120 kN，确保托板与煤壁接触严实。

对收尾回撤通道煤壁三排桁架支护采取“迈步式”布置，该“迈步式”布置方案能进一步提高桁架支护效果，保障巷道的稳定性和安全性。

3.3 优化支护方案的优点分析

优化后的5105 工作面收尾回撤通道联合支护方案具有以下优点：

1）优化支护方案支护工序较少，支护劳动强度低，运输材料少，安全隐患大大减少。

2）优化支护方案调整5105 工作面收尾回撤通道顶板支护为主动支护，支护性能大幅度提高，解决了原支护设计中空顶面积大和空顶时间长的技术难题，收尾回撤通道顶板和煤壁的安全性和稳定性大大增加。

3）该收尾回撤通道支护一次成型，对比原支护工艺，机电设备及工人投入大大减少，支护成本较小。

4）采用优化后的联合支护工艺后，工作面设备回撤利用空间增加，设备回撤的安全性加强。

4 结语

1）当前5105 工作面设备已顺利完成回撤，从整个回撤过程可知，回撤期间巷道顶板稳定性和安全性好，无顶板破碎、冒落等安全事故发生。

2）对比该煤矿以往工作面的回撤情况，5105 工作面回撤时间缩短了7 d，为企业创造了较好的经济效益。