综放工作面两巷超前支护技术改革

李旭阳， 白雪岩， 伊冠松

（铁法煤业集团有限责任公司大平煤矿， 辽宁 调兵山 112700）

1 工作面概况

铁法煤业集团公司大平煤矿N1S1 工作面设计走向长度为1 240 m，工作面长度为227 m，该工作面回顺不临采空区，巷道变形不严重，该工作面有可采煤层2 层，其中一层煤厚度为8.69 m，二层煤厚度为3.86 m，累计可采厚度为12.55 m，煤层倾角为5°～8°，平均为7°，采用走向长壁式综采放顶煤采煤法。工作面布置见图1。

图1 N1S1 工作面平面布置图

该工作面回风巷不临采空区，巷道变形不严重，超前支护段压力也较小，为降低工人劳动强度和生产成本，对回顺超前支护进行改革，即将回顺超前支护原来习惯性的架设原木梯形棚的超前支护改造成在支架前摘底梁和上帮两帮梁到支架尾梁处再回出顶梁和下帮两帮梁的支护方式。

该工作面有1/3 位于三台子水库下。为了实现水下工作面的安全回采，铁法煤业集团公司和沈阳煤炭科学研究所对大平矿水库下放顶煤开采进行了研究，对大平矿回采工作面的“三带”发育高度进行了观测，提出了《铁煤集团大平煤矿水库下N1S1 试采工作面综放开采安全可行性技术论证》，确定大平煤矿综放开采覆岩导水裂缝带发育最大可采高度是采出煤层厚度的24.55 倍，N1S1 工作面可以进行水库下的综放开采。为慎重起见，当时确定只采一层煤，工作面的运输巷和回风巷沿一层煤底板布置。

该工作面于2019 年4 月初开始回采。开采之初工作面正处在水库下，开采是沿一煤底板进行，采高为8.69 m，在工作面回采期间继续对“三带”发育高度进行研究，并确定当工作面采出水库下之后，即工作面回采至654 m 时，同时回采1、2 层煤，开采高度可以由8.69 m 提高到12.55 m。

但是工作面的运输巷和回风巷是沿着一层煤底板布置的，若要同时回采一、二层煤，回采工作面必须低于两巷3.0 m 左右。因此，必须对两巷超前支护进行改革，两顺超前支护必须加高，运回顺采取特殊的支护形式才能满足需要。

2 两巷超前支护技术

运输巷和回风巷的支护形式均为锚网、36U 钢圆形金属支架喷射混凝土支护，运输巷直径Φ4 600 mm，回风巷直径Φ4 400 mm。顶部以“4—5—4”的形式布置2.4 m 长等强锚杆护顶，然后架设36U 钢圆形金属支架外挂菱形金属网、刹拌，并喷射混凝土支护，金属支架间距600mm。两巷支护形式见下页图2、图3。

大平矿综防工作面两顺超前支护原来均采用架设原木梁U 型钢腿的梯形棚，如下页图4 所示。

1）N1S1 工作面两巷不临采空区，两巷压力小，回顺巷道变形不严重，因运输巷有转载机和端头架等大型设备，巷道断面需要扩大，运输巷超前支护采取全部拆除原支护，重新架设梯形棚的方式，如图4所示。

2）回风巷无设备，回风巷超前支护则采取拆除原支护的底梁和上帮两个帮梁在顶梁靠上帮侧打单体的支护方式，如图5 所示。

图2 运输巷支护形式（单位：mm）

图3 回风巷支护形式（单位：mm）

图4 运输巷超前支护图（单位：mm）

当工作面采至654 m 时，实行1、2 层煤合采，两巷掘进时是沿一煤底板进行的，运回顺巷道底板比二煤底板高3.86 m，根据工作面低于两巷的特点，回采时两巷超前支护段底板需要全部降低。

图5 回风巷超前支护图

运输巷和回风巷需要超前拉底。两巷超前支护必须采取特殊的支护形式，运输巷需要增加高度，并在支护顶板上打木垛，来降低超前支护底板。回顺则采取下帮梁上直接接腿并留有二部台的方式。图6是两巷超前支护平面图。

图6 两巷超前支护平面图

3 运输巷超前支护

超前拉底，拆除巷道原支护36U 钢金属支架的底梁，再拆除两帮和顶部的棚梁，使原支护全部回出。

超前支护采用梯形棚。顶板架设圆木，两帮架设36U 钢棚腿，中间打2 排单体液压支柱，形成“一梁四柱”。两帮挂设菱形网，下帮侧空帮处木拌刹严。顶板空顶处刹木拌接顶。单体液压支柱间距2 200 m，顶板木梁规格为Φ200 mm×4 000 mm，36U 钢棚腿长4 000 mm。成巷后巷道底宽5 200 mm，上宽3600 mm，净高3 800 mm。梯形棚间距1 000 mm。运输巷超前支护形式见图7。

图7 运输巷超前支护图（单位：mm）

4 回风巷超前支护

超前拉底，在支架前超前2～3 架拆除巷道原支护36U 钢金属支架的底梁上帮的两个帮梁和下帮棚梁，保留顶梁和下帮上帮梁，下帮侧在原支护的上帮梁梁头接36U 钢棚腿，使用卡板连接。棚腿外挂设菱形网，空帮处木拌刹严。

拉底深度为2 200 m，行人出口宽度为700 mm，36U 钢棚腿长为4 000 mm。成巷后巷道净高为6 600 mm，净宽为4 400 mm。底板与工作面前部运输机底板一致，保证回采高度为2 700 mm。回风巷超前支护形式见图8。

5 支护效果

从2019 年4 月下旬开始至2020 年5 月下旬工作面回采结束。回顺就采用此种支护，运顺自2019年10 月开始对超前支护进行改造，两巷超前支护改造后取得了良好效果，保证了工作面的正常回采。

6 经济效益

采用该支护技术增加回采高度3.86 m，从654 m始至1 240 m 止，回采长度共586 m。N1S1 工作面增加原煤产量87.7 万t，创造经济效益8 770 万元，支护材料节省支护原木1550 根，资金141 万元；节省菱形网2 480 片，资金59 万元；节省梯形棚棚腿约250 套，资金17 万元；节省单体租赁费3.2 万元。合计8 990.2 万元。

7 结语

图8 回风巷超前支护图（单位：mm）

N1S1 工作面超前支护改革取得了成功，为今后大平矿超前支护开拓了新思路，选择超前支护形式要因地制宜，要根据工作面的具体条件来考虑，正确选择超前支护形式可以达到事半功倍的效果。