15106 工作面无煤柱回撤的支护和通风技术研究

郭 军

（山西晋煤控股煤业集团长治仙泉煤业有限公司，山西 长治 046000）

1 概况

长治仙泉煤业15106 综采工作面位于15#煤层一采区，其东侧为原1502 工作面（未回采），西侧为胶带大巷，南侧为主暗斜井保护煤柱，北侧为15101工作面（已回采完成）。工作面标高776～793 m，地面标高1063～1161 m，盖山厚度270～385 m。15106 综采工作面走向长度为337 m，倾向长度为170 m，平均采高4.88 m，采用倾向长壁一次采全高全部垮落综合机械化采煤。工作面采用一进一回U 型通风，15106 运输顺槽为进风巷，15106 回风顺槽及15106 回风通道为回风巷。工作面巷道布置图如图1，煤层顶底板岩性见表1。

表1 煤层顶底板情况

图1 15106 综采工作面巷道布置图

2 工作面无煤柱回撤方案

2.1 巷道布置

为完善15106 综采工作面在开采保安煤柱时的进回风系统，需在15106 回风通道9.6 m 处（中对中）人工用风镐支挖一条进风巷，巷道掘进断面宽3.9 m，高3.8 m，长度约15 m，采用全锚索支护。由于在回采过程中巷道顶板压力逐渐增大，巷道煤柱侧的斜横川采用打设密集木垛的方式进行支护[1-5]，分担巷道压力，如图2。

图2 15106 综采工作面无煤柱开采巷道布置图

2.2 补强支护

工作面回采结束后，15106 工作面回风通道作为工作面撤架通道使用，两侧强烈采动应力作用导致该巷道顶板压力增大。同时，新掘进风巷与斜横穿之间形成的三角煤柱，受到共工作面强烈采动应力作用，顶板维护困难，必须加强支护。

（1）15106 工作面回风通道顶板补强支护。采用锚索补强，补强锚索采用“二〇二”布置，间距2000 mm，排距2400 mm；每隔两排锚杆打设一排补强锚索，与原巷道顶板锚索交错布置，形成“二二”布置形式；锚索型号为SKP22-1/1720-6300，垂直顶板施工。

（2）端头三角区。15106 运输顺槽0～10 m 段及15106 工作面回风通道与15106 运输顺槽之间斜横川的顶板，在巷道原支护的基础上对巷道回采侧顶板打设一排锁口锚索。锚索型号为SKP22-1/1720-6300，排距为1400 mm，锚索距回采侧帮部300 mm，均与巷道顶板垂直。

2.3 沿空留巷

当综采工作面推进到317 m 时，在1#支架后和2#支架左侧打设一排密集木点柱，木点柱要挖300 mm 的柱窝，并和顶板锚索联锁，相邻点柱之间采用钯钉和8#铁丝在点柱1 m 处和3 m 处进行联锁。在木点柱内侧用砖砌挡风墙（木点柱距挡风墙300 mm），形成进风巷，木点柱与挡风墙要紧跟工作面支架，严禁滞后造成漏风。撤出1#支架、转载机和破碎机，逐渐调整工作面角度（机尾推进速度要比机头推进速度快），如图3。

图3 15106 工作面沿空留巷示意图

2.4 超前支护

工作面末采阶段，需撤出两侧顺槽的超前支架，采用单体柱架棚支护，具体支护如下：

（1）15106 运输顺槽采用DW45-350/110X 型单体液压柱配合3000 mm 长π 型钢梁进行支护，π 型钢梁与巷道平行布置，每根梁采用3 根单体柱支撑，π 型钢梁正中一根，距顶梁两端300 mm各一根。巷道内共支护3 列单体柱，工作面侧帮部布置一列，距帮500 mm，行人侧布置两列，第一列距帮300 mm，第二列距帮1100 mm，支护总长度不低于20 m（不少于20 排）。在回采过程中，15106 进风巷和15106 斜横川之间的三角煤柱顶板压力逐渐增大。为了防止煤柱片帮，需提前在煤柱周围打设一圈密集木点柱，木点柱挖300 mm 的柱窝，相邻点柱之间采用钯钉和8#铁丝在点柱1 m 处和3 m 处进行联锁。

（2）15106 回风顺槽超前支护距离不得小于20 m，超前支护方式采用单体柱配合1200 mm 双楔铰接顶梁进行支护，铰接顶梁与巷道平行布置，每根梁正中采用一根单体柱支撑，共支护3 列单体柱，超前支护单体柱排距为1200 mm，列距1850 mm，帮部两列距帮600 mm。

2.5 通风方式

工作面采用“一进一回”U 型通风方式，即利用15106 运输顺槽联络巷作为进风巷，修建挡风墙将风流引到工作面，15106 回风顺槽和15106 回风通道为回风巷，如图4。在15106 斜横川两端各施工一个调节风墙，并在15106 进风巷口（靠近15106 回风通道端）施工一个调节风墙，调节风墙下部预留一个地沟溜口，以保证通风系统稳定。15106 工作面回采至15106 进风巷口处时，由于挡风墙和进风巷之间进风断面变小，需对工作面风量进行实时监测，工作面风量不足，通过局部通风机对工作面进行供风。

图4 15106 工作面通风系统图

工作面尾部贯通后采用压入式局部通风机对工作面进行供风。提前在胶带大巷安装局部通风机，风筒经15106 运输顺槽联络巷接至工作面，待工作面机尾与15106 回风通道贯通后，开启局部通风机进行供风，如图5。

图5 15106 工作面贯通后通风系统图

2.6 运输系统

工作面推进到317 m 时，拆除15106 运输顺槽内的转载机和破碎机，在15106 进风巷和15106 回风联络巷内各铺一部溜子，在15106 回风联络巷内施工一个溜煤眼，形成运输系统：

15106 综采工作面→工作面刮板输送机→15106进风巷一部溜子→15106 回风联络巷二部溜子→胶带大巷皮带→集中胶带下山皮带→暗斜井皮带→主斜井皮带→地面生产系统。由于15106 运输顺槽内的破碎机拆除，需安排专人用大锤对工作面拉出的大块煤矸进行破碎。

2.7 末采及撤架

工作面推进过程中要逐渐调斜，机尾推进速度比机头推进速度快，尾部先贯通，回采过程中逐渐撤架。

3 效果分析

3.1 效果分析

15106 工作面到进风巷口至撤架结束，共计用时29 d，相比以往现掘撤架通道缩短近20 d。两侧顺槽、15106 斜横川及回风通道通过补强加固以后，巷道围岩稳定，顶板下沉量控制较好，能够满足工作面开采和撤架使用要求。同时，末采留巷段回采期间，通过挡风墙引流和局部通风机供风，确保了工作面风量稳定，有效稀释瓦斯，实现了工作面末采期间顶板和通风安全，为矿井无煤柱回撤时临空侧支护和采空区封闭提供了宝贵经验。

3.2 经济效益

通过优化15106 综采工作面末采巷道布置、通风系统等，增加可采储量2.4 万t，按照吨煤平均售价335 元/t 计算，可增加煤炭收入804 万元；同时，利用15106 回风通道作为撤架通道，减少了施工撤架通道的费用，加快工作面末采进度，降低末采成本，提高了巷道利用率，经济效益显著。

4 结语

结合仙泉煤业15106 工作面采矿技术条件，通过优化末采巷道布置和通风系统，实现末采阶段无煤柱回撤，提升了矿井资源回收率；通过顶板锚索补强和架棚支护维护巷道顶板，保证了工作面末采和撤架期间的顶板安全，加快了末采进度，提高了巷道利用率，为矿井无煤柱开采提供了宝贵经验。