综采工作面回撤通道支护技术应用

姜青林，高翔宇

（1.王家岭煤业有限公司，山西 忻州 036600；2.晋能控股山西科学技术研究院（太原）科技公司，山西 太原 030000）

1 18104 工作面概述

王家岭煤业有限公司18104 工作面位于井田一采区，工作面北部为石塘村、石塘河保护煤柱及设计的开拓运输巷，南部73 m 为井田边界，西部为设计的18106 回采工作面，东部为18102 工作面采空区。

18104 工作面设计走向长度为1616 m、倾向长度为300 m，截至目前工作面已回撤至1516 m，距停采线还剩20 m，工作面回采到位后需在停采线位置施工一条回撤通道，18104 回撤通道沿山西组4 号煤层掘进，煤层平均厚度为6.15 m，地面标高+933.6～+1135 m，井下标高+546～+582 m，全煤厚为7.01～7.24 m，净煤厚为5.51～6.29 m，全煤厚度平均为5.7 m，煤层中含2～3 层稳定夹矸，多为碳质泥岩及砂质泥岩，倾角4°～9°，掘进段破底0.2～0.5 m，为高岭质泥岩和泥岩，煤层局部裂隙发育，裂隙基本延南北展布。

当工作面回撤至停采线位置时工作面支架停止前移，通过支架推移杆推移刮板输送机前移，采用采煤机进行回撤通道施工，回撤通道为矩形断面，掘进宽度4 m、高度3.5 m、长度300 m。由于回撤通道与盘区大巷预留80 m 保安煤柱，煤柱支撑强度低，且受回采应力影响回撤通道在施工过程中预计出现顶板破碎、巷帮垮落等应力显现现象。针对这一技术难题，王家岭煤矿通过技术研究，决定对回撤通道施工前、施工时以及施工后采取相应的支护技术[1-2]。

2 回撤通道施工前支护技术

18104 工作面采用低位放顶煤回采工艺，采煤高度为3.5 m，低位放煤高度为2.65 m，为了防止回撤通道施工时顶板出现垮落，回撤施工前10 m 采用托顶煤回采，为了防止顶煤垮落，决定对顶煤采取迈步式工字钢棚支护。

1）当工作面回采至1531 m（距停采线5 m）处时工作面停止低位放顶煤回采工艺，采用托顶煤回采，托顶煤厚度为2.65 m，回采高度不变，在托顶煤回采前需调整工作面伪斜并将支架移架到位。

2）工作面托顶煤回采前先在支架前探梁前方依次吊挂金属网，每卷均属网长度为6.0 m，宽度为2.0 m，18104 工作面共计吊挂55 卷金属网，金属网吊挂后在前探梁前方0.5 m 处横穿2 寸钢管，每节钢管长度为3.0 m，钢管从金属网网格穿过。

3）金属网吊挂后工作面开始托顶煤回采，回采时前两刀回采深度为0.5 m，回采两刀后在工作面顶板施工第一排锚索吊棚，锚索吊棚主要由1 根长度为3.5 m、宽度为0.11 m 工字钢梁和2 根长度为5.0 m、直径为17.8 mm 锚索组成。

4）锚索吊棚施工时工字钢梁必须与支架前探梁平行，工字钢梁上锚索支护孔间距为1.75 m（支架宽度）；为了防止在移架时对吊棚锚索产生拽拉损伤，吊棚锚索施工在相邻两架支架之间[3]。

5）第一架锚索吊棚施工完后工作面继续回采，当工作面托顶煤回采至534 m（距停采线2.0 m）处时施工第二排锚索吊棚，第二排锚索吊棚与第一排施工工艺相同，但是两排锚索吊棚成迈步式布置。第二排锚索吊棚施工完后工作面继续回采直至回采至停采线位置，如图1 所示。

图1 18104 回撤通道支护断面示意图（单位：mm）

3 回撤通道施工期间支护

18104 工作面回撤通道采用采煤机一次性成巷法施工工艺，回撤通道施工期间断面大、围岩受采动影响失稳严重，所以决定对回撤回撤通道顶板采取W型钢带、锚杆及锚索联合支护。

3.1 锁口锚索吊棚施工

1）当工作面回采至停采线位置时停止移架，调整支架确保顶梁位于同一水平线上，为了防止采空区顶梁在垮落过程中残余应力对回撤通道产生剪切作用，在支架前探梁前方0.3 m 处施工1 排锁口锚索吊棚。

2）锁口锚索吊棚由11 号工字钢梁和恒阻锚索组成，钢梁长度为3.5 m，每架钢梁采用2 根长度为8.3 m、直径为21.8 mm 锚索起吊；锁口锚索吊棚布置间距为1.0 m，与第二排锚索吊棚迈步式布置。

3.2 回撤通道顶板支护

对回撤通道决定采取钢带锚杆、单锚索以及金属网联合支护：

1）顶板共计施工钢带锚杆3 排，布置排距为1.0 m，第一排施工在锁口锚索吊棚前方0.7 m 处；钢带采用W 型钢带，长度为4.8 m、宽度为0.22 m，钢带上布置5 个锚杆支护孔，孔间距为1.1 m。锚杆长度为2.5 m，直径为22 mm。

2）钢带锚杆支护时钢带与支架前探梁平行布置，第一排第1 根钢带与端头支架齐平；相邻2 根钢带采用叠加搭接方式，如图2 所示。

图2 18104 工作面回撤通道支护平面示意图（单位：mm）

3）第一排钢带锚杆施工完后施工第二排，第二排第1 根钢带与第一排第1 根钢带错距为0.5 m，第三排与第二排错距为0.5 m。

4）顶板共计施工2 排单锚索，施工在3 排钢带间隙处，布置间距为3.0 m、排距为1.0 m，锚索长度为5.5 m、直径为17.8 mm。

5）回撤通道施工到位后需在机头处施工1 条壁龛（采煤机拆装硐室），长度为25 m、深度为1.0 m，壁龛内顶板同样采用钢带锚杆支护，壁龛与顺槽端头搬角处顶板采用三组组合锚索支护[4-5]。

3.3 巷帮支护

回撤通道施工到位后需对回撤通道煤壁采取支护措施，决定对18104 回撤通道煤壁采取迈步式单锚杆支护并铺设柔性纤维网。

1）护帮铺设的柔性纤维网采用宽度为50 mm 纤维带编制而成，网格规格为100 mm×100 mm，纤维网每卷长度为60 m、宽度为6 m，纤维网径向抗拉强度为455 MPa，横向抗拉强度为580 MPa。

2）铺设纤维网时需在液压支架前立柱安装1 个绞盘，安装间距为30 m，在端头支架前方3.5 m 处安装1 个固定锚杆将纤维网一端固定；然后纤维网通过直径为14 mm 钢丝绳穿拉；纤维网铺设长度达30 m后再次固定1 个锚杆并在支架立柱上安装1 个绞车盘，钢丝绳通过绞车盘进行收紧；以此类推柔性纤维网全部与顶板固定完成。

3）纤维网固定后采用单锚杆将其与巷帮固定，巷帮共计施工2 排单锚杆，锚杆布置排间距为1.3 m，成迈步式布置。

4 回撤通道施工后支护

回撤通道施工完后为了防止残余动压对通道顶板及顺槽顶板产生破坏，决定对回撤通道顶板采取单体柱支护，对顺槽超前30 m 段采取组合锚索支护。

4.1 单体柱支护

单体柱支设在回撤通道位于巷帮侧，距巷帮间距为1.0 m，单体柱支设间距为1.5 m，采用一柱一梁支护方式，顶梁采用长度为0.5 m“π”型梁，单体柱支护完成后在相邻两根柱腿之间采用拉杆固定。

4.2 拉架锚杆施工

为了便于后期支架能够快速回撤，需在巷帮与底板之间施工一排拉架锚杆，每组2 根，锚杆长度为2.0m，直径为22 mm，锚杆布置排距为3.0 m，拉架锚杆不底板布置夹角为45°，施工后外露长度为0.5 m。

4.3 组合锚索施工

1）在回撤通道超前30 m 段顺槽顶板施工组合锚索进行加固，每排2 组组合锚索，第一排施工在端头之间前方0.5 m 处，组合锚索布置排距为2.0 m、间距为2.5 m。

2）组合锚索主要由组合托盘和锚索组成，组合托盘长度及宽度为0.5 m，每组组合锚索由3 根长度为5.3 m、直径为17.8 mm 锚索组成。

5 结语

截至2021 年9 月16 日，18104工作面回撤通道支护已施工完成，10 月11 日工作面开始回撤，11 月24 日工作面设备全部回撤结束；通过后期现场观察发现，工作面回撤通道围岩采取合理有效的支护技术后，后期回撤期间未出现顶板破碎、下沉、煤壁片帮等现象，保证了工作面后期回撤施工安全，取得了显著应用成效。