鄭 媛

（山西省煤炭建設(shè)監(jiān)理有限公司， 山西 太原 030012）

1 工程概況

中煤集團(tuán)山西華昱能源有限公司五家溝煤礦位于山西省山陰縣西北部馬營(yíng)鄉(xiāng)下石井村，井田面積為9.367 1 km2，生產(chǎn)能力為300 萬(wàn)t/a，批準(zhǔn)開(kāi)采4號(hào)、5 號(hào)、8 號(hào)煤層。5105 工作面地表位于下石井村往南約150 m 處，地表多為農(nóng)田荒山及荒地，地面有廢棄建筑物及民房。工作面地表中部有大沙溝河流由北向南流過(guò)，西部有一條下石井公路橫穿工作面。經(jīng)調(diào)查地表未發(fā)現(xiàn)地表裂縫及巖移沉降現(xiàn)象。該工作面煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，根據(jù)周邊采掘情況及WZK902地質(zhì)鉆孔資料分析來(lái)看工作面5-1 號(hào)煤層平均煤厚7.5 m，有兩層夾矸，夾矸平均厚度0.26 m，巖性以深灰色泥巖、炭質(zhì)泥巖為主，硬度較小。下覆5 號(hào)煤，平均煤厚5.4 m，層間距3.7 m。該工作面煤層走向變化較小，走向175°，傾向265°，傾角0°～2°之間，工作面回采揭露斷層，無(wú)其他陷落柱和裂隙發(fā)育情況[1]。

截止2020 年4 月5 日為止，該5105 工作面已全部完成回采作業(yè)，為順利回撤該工作面采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)等機(jī)電設(shè)備，待工作面回采至停采線位置進(jìn)行收尾工作時(shí)需施工一條收尾回撤通道，該收尾回撤通道寬×高=3.5 m×3.0 m，并對(duì)通道圍巖采取有效的支護(hù)方案，從而保障巷道圍巖的安全和穩(wěn)定，保障回撤工作的順利進(jìn)行[2]。

2 5105 工作面收尾回撤通道原設(shè)計(jì)方案分析

在五家溝煤礦5105 工作面的初步設(shè)計(jì)方案中，對(duì)于該工作面收尾回撤通道的原支護(hù)設(shè)計(jì)方案如下：在液壓支架上方鋪設(shè)三層塑編網(wǎng)和15 根180 m長(zhǎng)Φ21.5 mm 鋼絲繩+2.4 mπ 型梁的方法加強(qiáng)支護(hù)；煤壁采用錨+網(wǎng)+梁（三層塑編網(wǎng)+2 m 梯子梁+Φ16 mm×1 800 mm 樹(shù)脂錨桿）的方式進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)；煤壁側(cè)單體液壓支柱與π 型鋼梁配套支護(hù)[3]。原支護(hù)方式工序較多，操作復(fù)雜，支護(hù)過(guò)程中勞動(dòng)強(qiáng)度大，不安全因素較多，極易發(fā)生安全事故。

針對(duì)5105 工作面的初步設(shè)計(jì)方案中的不足，從簡(jiǎn)化支護(hù)作業(yè)工序的角度出發(fā)，該對(duì)收尾回撤通道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步提高收尾回撤通道支護(hù)的穩(wěn)定性和安全性[4]。

3 5105 工作面收尾回撤通道支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 收尾回撤通道頂板支護(hù)優(yōu)化

由于一次性形成收尾回撤通道，會(huì)導(dǎo)致頂板破碎，支架進(jìn)入回撤通道后，在通道中部會(huì)出現(xiàn)大面積冒落。針對(duì)這一情況，在割煤割煤50 m 后回撤通道頂板支護(hù)采用“JW 型鋼帶+組合錨索+錨索吊棚”的方案，保障回撤通道頂板的安全性和穩(wěn)定性。

1）錨索吊棚支護(hù)：頂板施工一排走向錨索吊棚，施工在距支架前探梁0.15 m 處，吊棚長(zhǎng)度3.5 m；Φ17.8 mm 的鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨索，錨索間距7.75 m，錨索吊棚施工在相鄰兩排鋼帶之間，錨索吊棚排距為3.0 m[5]。

2）JW 型鋼帶支護(hù)：頂板布置三排“JW”型鋼帶，規(guī)格為長(zhǎng)×寬×厚=4.8 m×0.28 m×0.004 m，采用錨桿進(jìn)行固定。在吊棚前方0.85 m 處施工第一排JW型疊加鋼帶，鋼帶上均勻布置5 根長(zhǎng)度為2.5 m 螺紋鋼錨桿，JW 型鋼帶與頂梁平行布置，鋼帶排距1.0 m，同一排相鄰兩根鋼帶疊加布置，相鄰兩排鋼帶臺(tái)階式布置，5105 工作面收尾回撤通道聯(lián)合支護(hù)情況如下頁(yè)圖1 所示。

3）組合錨索支護(hù)：在5105 工作面收尾回撤通道施工一排組合錨索，且施工在第二排與第三排鋼帶中間，錨索間距3.0 m，排距1.2 m，三花布置，如下頁(yè)圖2 所示，組合錨索由1 塊鋼托板及3 根恒阻錨索組成，錨索外露端安裝1 塊長(zhǎng)度及寬度為0.3 m鋼方墊。

圖1 5105 面收尾回撤通道支護(hù)圖（單位：mm）

圖2 5105 工作面收尾回撤通道聯(lián)合支護(hù)示意圖（單位：mm）

3.2 收尾回撤通道煤壁支護(hù)設(shè)計(jì)

為保證5105 工作面安全快速搬家回撤，防止煤壁片幫出現(xiàn)，對(duì)該收尾回撤通道煤壁設(shè)計(jì)“邁步式”桁架超長(zhǎng)錨索支護(hù)設(shè)計(jì)方案[6]。

該收尾回撤通道煤壁施工3 排桁架超長(zhǎng)錨索支護(hù)，錨索采用長(zhǎng)度為3.0 m 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，錨索直徑為17.8 mm，第一排錨桿距頂板間距0.5 m，相鄰兩排錨桿間距1.2 m。煤壁錨桿長(zhǎng)度2.0 m，錨桿外露端采用長(zhǎng)度為0.45 m 鋼帶進(jìn)行預(yù)緊，同一排錨桿間距1.3 m?？蓪?duì)錨索進(jìn)行張拉，張拉預(yù)緊力控制在100～120 kN，確保托板與煤壁接觸嚴(yán)實(shí)。

對(duì)收尾回撤通道煤壁三排桁架支護(hù)采取“邁步式”布置，該“邁步式”布置方案能進(jìn)一步提高桁架支護(hù)效果，保障巷道的穩(wěn)定性和安全性。

3.3 優(yōu)化支護(hù)方案的優(yōu)點(diǎn)分析

優(yōu)化后的5105 工作面收尾回撤通道聯(lián)合支護(hù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）優(yōu)化支護(hù)方案支護(hù)工序較少，支護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度低，運(yùn)輸材料少，安全隱患大大減少。

2）優(yōu)化支護(hù)方案調(diào)整5105 工作面收尾回撤通道頂板支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，支護(hù)性能大幅度提高，解決了原支護(hù)設(shè)計(jì)中空頂面積大和空頂時(shí)間長(zhǎng)的技術(shù)難題，收尾回撤通道頂板和煤壁的安全性和穩(wěn)定性大大增加。

3）該收尾回撤通道支護(hù)一次成型，對(duì)比原支護(hù)工藝，機(jī)電設(shè)備及工人投入大大減少，支護(hù)成本較小。

4）采用優(yōu)化后的聯(lián)合支護(hù)工藝后，工作面設(shè)備回撤利用空間增加，設(shè)備回撤的安全性加強(qiáng)。

4 結(jié)語(yǔ)

1）當(dāng)前5105 工作面設(shè)備已順利完成回撤，從整個(gè)回撤過(guò)程可知，回撤期間巷道頂板穩(wěn)定性和安全性好，無(wú)頂板破碎、冒落等安全事故發(fā)生。

2）對(duì)比該煤礦以往工作面的回撤情況，5105 工作面回撤時(shí)間縮短了7 d，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。