何葛 楊秀雷

【摘要】為了研究長城六礦1301N工作面安全回撤技術，采用經(jīng)驗值、理論推理等方法對比，確定支架前方最佳端面距，根據(jù)支護設計優(yōu)化確定傾向錨網(wǎng)帶加走向錨索的支護方案，通過現(xiàn)場施工總結了回撤通道施工過程中的關鍵點，為優(yōu)化回撤通道支護參數(shù)提供了實踐和理論依據(jù)。

【關鍵詞】采煤工作面撤面支護 ?頂板支護 ?支護設計

【正文】

1.工作面概況

1301N工作面位于長城六礦一采區(qū)北翼，工作面走向長889m，傾斜寬平均為217m，采用走向長壁后退式采煤法，一次采全高，全部垮落法管理頂板。采煤工藝為綜合機械化采煤，采用ZY6800/20/40D型掩護式液壓支架支護頂板。

2.煤層及頂?shù)装迩闆r

3煤層頂板由下向上依次為砂質泥巖、細砂巖，厚度分別為 5.8m、12m。其中砂質泥巖深灰色，灰黑色，粉砂泥質結構，厚層狀構造，主要成份為泥質物，粉砂占25%左右;細砂巖灰白色，中細砂粒狀結構，厚層狀構造，主要成份為石英，層面白云母富集，含有泥質條帶。根據(jù)下巷及上巷實際揭露，煤層頂板局部存在含泥巖偽頂，厚度0.20～0.60m，平均厚度0.40m，易隨開采冒落。

3煤層直接底板為粉砂巖，厚度為 2.6m 左右;粉砂巖，灰色、深灰色， 含少量植物化石碎片，夾薄層細砂巖條帶，局部有水平層狀層理。粉砂巖（泥巖）堅固性系數(shù)為5～6，炭質泥巖堅固性系數(shù)為4～5。

撤面通道寬度設計

3.1根據(jù)管理規(guī)定測算

《綜采工作面設備安裝、撤除管理規(guī)定》中端面距的確定相關規(guī)定如下：

支架到位后，頂板條件破碎、有臺階等等情況時，按照以下條件準備：最大支護高度小于3m的掩護式液壓支架頂梁前端至煤壁的端面距不小于支架底座箱長度1.2倍;最大支護高度大于3m的掩護式液壓支架頂梁前端至煤壁的端面距不小于支架底座箱長度的1.4倍;放頂煤支架頂梁前端至煤壁的端面距不小于支架底座箱長度的1.6倍。頂板條件好或使用多個掩護架及多通道撤除等特殊工藝撤面時，端面距由專業(yè)化公司和礦方共同確定。

端面距測算值：

ZY6800/20/40型液壓支架（端頭架）：端面距3750mm;

3.2按機械化撤除方案測算

1.測算標準：機械化撤除敷設重軌，軌距2100mm，回撤調(diào)向平臺寬度2500mm，支架底座與回撤調(diào)向平臺保留200mm安全間隙。垂直煤壁將支架底座中心拖至回撤調(diào)向平臺中心，旋轉90°后，向上牽引撤除支架（未考慮上部支架對回撤支架運輸影響）。

2.端面距測算值：

ZY6800/20/40型液壓支架：端面距3320mm;

3.3施工單位經(jīng)驗值

ZY6800/20/40型液壓支架：端面距3500mm;

綜合分析按照撤面通道最大值支架前方端面距3750mm進行計算。

4.撤面通道頂板支護設計

1301N撤面通道斷面為矩形，采用錨網(wǎng)帶支護，斷面為凈寬×中凈高=3.75m×3.0m。

附：撤面通道頂板支護圖

4.1支護方式

4.1.1臨時支護：

人員站在安全地點，首先用長度不低于2.5m的專用工具由外向里進行“敲幫問頂”，處理懸矸危巖，執(zhí)行《煤礦安全技術操作規(guī)程》掘進部分錨桿支護工有關規(guī)定。煤機割煤后每組施工人員間距10m。首先使用全螺紋式玻璃纖維樹脂錨桿增強塑料桿體 MSGL–20×2000F 托住敷設的菱形金屬網(wǎng)支護好施工段頂板，幫部打設二根全螺紋式樹脂錨桿間距2.5m。頂板下來1.5m打設第一根全螺紋式玻璃纖維樹脂錨桿，地板起來0.3m打設第二根全螺紋式玻璃纖維樹脂錨桿。當支架停止前移或護幫板護不到煤壁子時，使用全螺紋式樹脂錨桿護緊煤壁。人員在臨時支護的掩護下進行永久支護施工。

4.1.2永久支護：

采用梯形斷面錨網(wǎng)帶支護，具體參數(shù)見支護設計。

4.1.3支護設計

1、按懸吊理論計算錨桿參數(shù)（按最大斷面計算）：

（1）錨桿長度L=L1+L2+L3

式中

L1：錨桿外露長度，一般取0.10m;

L2：錨桿有效長度，m;

L3：錨桿錨固長度，取0.7m。

取9煤硬度系數(shù)f=3，

L2=B/2f=5.4/6=0.9（m）

L=L1+L2+L3=1.7m

結合《掘進技術管理規(guī)定》，L長度大于1.73米能滿足支護要求，取2.4m，即L=2.4m。

（2）錨桿直徑

根據(jù)桿體承載力與錨固力等強原則計算桿體直徑D：

D=35.25×

D煤體=16.11

D巖石=21.95

式中

Q：由拉拔試驗確定的錨固力（kN），巖石中取130kN、煤體中取70kN;

σt：桿體材料的抗拉強度（MPa），等強螺紋鋼式樹脂錨桿要求σt≥335MPa。

根據(jù)計算取錨桿直徑D=22mm。

（3）錨桿間排距

根據(jù)每根錨桿懸吊的巖重，計算錨桿的間排距e、i（m），通常按錨桿等距排列：

e=i=

式中

K：錨桿安全系數(shù)，一般取1.5-2.0，取K=2;

γ：巖體容重，kN/m3。

e煤體= =1.38m

e巖石= =1.89m

錨桿間排距取1000×1200mm。

通過以上計算及《掘進技術管理規(guī)定》要求，采用“錨網(wǎng)帶”支護。1-1斷面采用直徑22mm、長度2400mm的金屬全螺紋鋼等強錨桿，頂板及兩幫錨桿間排距按1000×1200mm布置。

3、按《煤層巷道圍巖分類結果及合理支護技術選擇》中分類結果采用類比法進行選擇套用，斷面選擇以下支護方法：

頂板支護方式：金屬全螺紋鋼等強錨桿+菱形網(wǎng)+W鋼帶（5眼）。

4、當頂板破碎時，使用錨索加強支護，錨索選用直徑17.8mm、長度6.5m的鋼絞線。間排距2.4m×2.0m布置，錨索布置在兩排錨桿中間位置，同時縮小錨桿間排距至1000×1000mm。

5.施工方案：

5.1工作面距停采線17m開始鋪金屬網(wǎng)，頂板鋪雙層金屬網(wǎng)至第一排錨帶網(wǎng)支護處，第一排錨帶網(wǎng)支護處至停采線頂板鋪單層金屬網(wǎng)。停采時，煤壁掛單層金屬網(wǎng)至底板。

5.2距停采位置7.2m并且采空區(qū)內(nèi)菱形網(wǎng)必須垂至于底板時，開始進行錨帶網(wǎng)支護。頂板采用7排錨網(wǎng)帶、3排錨索配錨索盤聯(lián)合支護的方法支護，錨桿采用五花布置;1-4排鋼帶排距1200mm，錨桿間距為1000mm，4-7排鋼帶排距1100mm，錨桿的間距為1000mm。第4排錨桿打設完畢后，按設計位置距停采線3050mm打設第1排錨索，第5排錨桿打設完畢后，按設計位置距停采線1950mm打設第2排錨索，第6排錨桿打設完畢后，按設計位置距停采線850mm打設第3排錨索，三排錨索五花布置，第1、3排錨索間距3000mm（錨索規(guī)格Φ21.8。第2排錨索間距6000mm。

5.3煤壁支護：頂板錨桿、錨索全部打設完畢后，煤壁側打設3排護幫錨桿（Φ22×L2400mm右旋樹脂錨桿），第1排護幫錨桿距頂板300mm，第2排鋼帶距頂板1800mm，底排護幫錨桿距頂板3300mm，即錨桿排距為1500mm，每排護幫錨桿沿傾斜間距均2000mm。采用Φ22×L2400mm右旋樹脂錨桿配W鋼帶（規(guī)格為340×280mm×3mm）。

6.結論

6.1采用7排錨網(wǎng)帶、3排錨索配錨索盤聯(lián)合支護的方法進行頂板支護，設備回撤過程中，在上端頭一下80-90m范圍內(nèi)出現(xiàn)了寬度20mm、長度6000mm的裂縫，應在錨索支護基礎上走向布置桁架梁結構，形成走向桁架梁與傾向錨網(wǎng)帶組成的聯(lián)合支護形式。

6.2工作面臨近停采線時，對采空區(qū)強制放頂，消除懸頂，減少工作面頂板壓力。

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