楊 帥

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)鐵峰煤業(yè)公司南陽(yáng)坡礦，山西 大同 037200）

1 南陽(yáng)坡礦8811工作面概述

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)鐵峰煤業(yè)公司南陽(yáng)坡礦8811工作面井下位于408盤(pán)區(qū)東部，北部為落差65 m斷層；南部為408盤(pán)區(qū)巷；西部為設(shè)計(jì)8809工作面；東部為8813備采工作面[1-2]。

8811工作面傾斜長(zhǎng)度為180 m，走向長(zhǎng)度為1 051 m，工作面回采煤層為5號(hào)層，煤層以黑色，半暗煤為主，弱瀝青光澤，夾少量亮煤細(xì)條帶，斷口平坦?fàn)?，參差狀，裂隙發(fā)育，煤層夾有3～4層夾矸，均為泥巖。煤層賦存條件穩(wěn)定。工作面整體為一向斜構(gòu)造，中部高，南北底，煤層平均厚度為9.77 m，平均傾角為3°，煤層頂?shù)装鍘r性如表1所示。

表1 8811工作面5號(hào)煤層頂?shù)装鍘r性

2 工作面回采技術(shù)難題

8811工作面采用單一走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化放頂煤采煤方法。采用MG650/1630-WD型采煤機(jī)及ZF13000/25/38型放頂煤支架，綜合考慮支架高度確保工作面來(lái)壓期間立柱收縮后采煤機(jī)能夠正常通行，滿(mǎn)足通風(fēng)、回采率要求，最終采高定位3.5 m。

截至2020年8月11日8811工作面已回采至420 m，8811工作面回采至415 m處時(shí)工作面尾部三角處于出現(xiàn)煤壁片幫、頂板破碎現(xiàn)象，且伴隨著回風(fēng)順槽出現(xiàn)底鼓、兩幫收斂現(xiàn)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，當(dāng)工作面回采至420 m處時(shí)工作面片幫深度達(dá)1.4 m，回風(fēng)順槽處底鼓量達(dá)0.49 m，兩幫收斂量達(dá)0.57 m，造成回風(fēng)順槽成型效果處，局部單體柱倒塌，嚴(yán)重制約著工作面安全高效回采。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘探發(fā)現(xiàn)，8811工作面回采至425 m處時(shí)位于工作面尾部揭露一條斷層，斷層落差為1.9 m，傾角為52°，斷層從回風(fēng)順槽向工作面內(nèi)延伸，斷層與工作面夾角為47°，斷層侵入后破壞了工作面煤巖體整體穩(wěn)定性，工作面回采過(guò)程中在構(gòu)造應(yīng)力、回采應(yīng)力等集中應(yīng)力破壞作用下，煤巖體出現(xiàn)破碎、垮落現(xiàn)象。

3 應(yīng)力超前區(qū)支護(hù)技術(shù)

為了保證8811工作面后期安全回采，決定對(duì)回風(fēng)順槽采取“施工卸壓鉆孔+施工加長(zhǎng)玻璃鋼錨桿+安裝矩形鋼棚”聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。

3.1 施工卸壓鉆孔

由于工作面過(guò)斷層期間，構(gòu)造應(yīng)力對(duì)煤巖體產(chǎn)生剪切作用，導(dǎo)致煤巖體出現(xiàn)裂隙帶，應(yīng)力在裂隙帶進(jìn)行釋放，釋放過(guò)程中會(huì)對(duì)煤巖體產(chǎn)生卸壓破壞作用，所以決定對(duì)應(yīng)力區(qū)施工卸壓孔進(jìn)行應(yīng)力釋放。

1）采用液壓鉆機(jī)配套長(zhǎng)度為1.2 m鉆桿以及直徑為65 mm鉆頭進(jìn)行卸壓孔施工，每排施工兩個(gè)卸壓鉆孔，鉆孔布置間距為2.0 m、排距為5.0 m，卸壓鉆孔垂直頂板布置，鉆孔深度為3.0 m，卸壓孔距巷幫間距為1.1 m，如下頁(yè)圖1所示；卸壓孔施工后為防止卸壓過(guò)程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，對(duì)卸壓孔安裝護(hù)孔管，護(hù)孔管長(zhǎng)度為2.5 m，共計(jì)安裝2根，護(hù)孔管兩側(cè)均勻布置卸壓小孔。

2）為了確保支架平穩(wěn)過(guò)應(yīng)力區(qū)，需對(duì)8811工作面底鼓區(qū)進(jìn)行起底、硬化，采用松動(dòng)爆破進(jìn)行起底施工，起底后保證起底區(qū)底板平整，起底后對(duì)起底處進(jìn)行混凝土硬化，硬化到位后保證與原巷道設(shè)計(jì)底板平整。

3.2 施工加長(zhǎng)玻璃鋼錨桿

由于受集中應(yīng)力影響，8811工作面兩幫出現(xiàn)破碎、收斂現(xiàn)象，所以決定對(duì)應(yīng)力區(qū)巷幫采取玻璃鋼錨桿以及錨索進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。

圖1 8811工作面回風(fēng)順槽應(yīng)力區(qū)聯(lián)合支護(hù)斷面示意圖（單位：mm）

1）煤壁側(cè)支護(hù)：為了保證工作面采煤機(jī)正常割煤，決定對(duì)煤壁側(cè)巷幫施工加長(zhǎng)玻璃鋼錨桿支護(hù)，玻璃鋼錨桿長(zhǎng)度為3.0 m，直徑為25 mm，玻璃鋼錨桿布置排間距為1.0 m，共計(jì)施工四排，第一排距頂板間距為0.5 m；錨桿鉆孔采用手持式鉆機(jī)進(jìn)行施工，鉆孔深度為3.0 m，直徑為30 mm，鉆孔施工后采用端頭錨固的方式進(jìn)行錨注玻璃鋼錨桿，玻璃鋼錨桿外露端安裝一塊直徑為18mm玻璃鋼托盤(pán)，并采用螺母進(jìn)行預(yù)緊。

2）非煤壁側(cè)支護(hù)：對(duì)非煤壁側(cè)決定采用錨索進(jìn)行支護(hù)，錨索長(zhǎng)度為4.0 m，直徑為17.8 mm，共計(jì)布置四排錨索，錨索減排較為1.0 m，錨索鉆孔采用專(zhuān)用鉆機(jī)進(jìn)行施工，鉆孔深度為4.0 m，錨索同樣采用端頭錨固方式，錨索錨固后在其外露端安裝一塊長(zhǎng)度為0.45 m，寬度為0.25 m鋼托板，并采用鎖具進(jìn)行預(yù)緊。

3.3 矩形工字鋼棚支護(hù)

為了提高應(yīng)力區(qū)頂板承載強(qiáng)度，防止頂板應(yīng)力向兩幫傳遞導(dǎo)致巷幫破碎垮落，決定對(duì)巷道架設(shè)密集工字鋼棚。

1）工字鋼棚結(jié)構(gòu)：8811工作面回風(fēng)順槽安裝的工字鋼棚主要由頂梁、棚腿、卡纜、拉桿、底座等部分組成，頂梁及棚腿主要由11號(hào)工字鋼梁焊制而成，其中頂梁長(zhǎng)度為4.2 m，棚腿長(zhǎng)度為3.5 m，頂梁與棚腿之間采用卡纜進(jìn)行固定；每架鋼棚配套兩根圓鋼拉桿，拉桿長(zhǎng)度為1.0 m，拉桿安裝在棚腿上；底座與棚腿之間采用螺母進(jìn)行固定。

2）安裝工序：矩形鋼棚安裝時(shí)應(yīng)先安裝底座，底座安裝到位后，安裝棚腿，棚腿安裝后安裝頂梁，頂梁安裝到位后保證頂梁與頂板接觸嚴(yán)實(shí)；鋼棚安裝間距為1.0 m，所有鋼棚安裝后對(duì)相鄰兩架鋼棚之間安裝一組拉桿進(jìn)行固定。

3）安裝注意事項(xiàng)：在安裝鋼棚時(shí)底座必須安裝堅(jiān)硬底板上，必要時(shí)可采用地錨將其固定在底板上；在進(jìn)行鋼棚棚腿安裝時(shí)必須保證同一架鋼棚棚腿位于同一水平線(xiàn)上，若巷道頂板不平，為了保證棚腿穩(wěn)定性，可采用錨桿將棚腿固定在巷幫上。鋼棚棚腿與頂梁采用卡纜進(jìn)行固定，卡纜固定后必須進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力不得低于200 N·m；在局部區(qū)域若頂板出現(xiàn)破碎，導(dǎo)致鋼棚安裝后頂梁與頂板不接頂時(shí)，應(yīng)采用道木進(jìn)行背牢[3-5]。

4 結(jié)語(yǔ)

2020年8月24日8811工作面已回采至475 m，工作面已完全過(guò)斷層區(qū)，工作面在過(guò)斷層期間通過(guò)對(duì)回風(fēng)順槽應(yīng)力區(qū)采取聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，大大提高了圍巖整體穩(wěn)定性，通過(guò)后期現(xiàn)場(chǎng)觀察以及對(duì)回風(fēng)順槽圍巖進(jìn)行監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，采取聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，有效控制了工作面尾部煤壁片幫現(xiàn)象，片幫深度降低為0.5 m，回風(fēng)順槽圍巖變形情況也得到了有效的改善，巷道底鼓量控制在0.21 m，兩幫收斂量控制在0.25 m以下，頂板下沉量控制在0.12 m以下，未出現(xiàn)頂板破碎、兩幫垮落現(xiàn)象，取得了顯著應(yīng)用成效。