郝少龍

（山西王家?guī)X煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036600）

1 工程概況

晉能控股煤業(yè)集團王家?guī)X煤礦18104綜放工作面采用“一進一回單切眼”布置方式，沿4#煤層底板回采，煤層平均厚度6.15 m，采高3.5 m，平均放煤高度2.65 m，共布置174臺支架支護工作面，兩順槽采取超前支架配合單體液壓支柱支護頂板。4#煤層老頂為中粗砂巖、粗粒砂巖，厚度一般為2.5～9.75 m，比較堅硬；直接頂為砂質(zhì)泥巖、泥巖，厚度一般為3.1～6.8 m，較松軟；偽頂為炭質(zhì)泥巖、泥巖和煤線，厚度一般為0.5～1.0 m，容易脫落。為保證18104綜放工作面末采工作安全順利完成，對其回撤空間形成工藝進行設計研究，并分析討論其應用實踐效果。

2 回撤通道回撤方案優(yōu)缺點分析

隨著采煤工作面機械化程度的提高，目前被廣泛使用的綜采（放）工作面回撤空間形成工藝有無預掘回撤通道、預掘單一回撤通道、預掘雙回撤通道[1-2]，三種回撤工藝巷道的布置如圖1所示。無預掘回撤通道技術(shù)即在末采階段，無需在停采線前方預掘?qū)ｉT的通道，而是當工作面回采至停采線前方預定位置后，液壓支架停止移動，然后通過采煤機和輸送機繼續(xù)前移，在液壓支架前方形成可以進行設備調(diào)向回撤的空間。預掘單一回撤通道技術(shù)是提前在停采線處施工一條與工作面平行的巷道，當工作面回采至停采線附近后，與該巷道貫通形成回撤空間；預掘雙回撤通道則是在停采線附近施工兩條相互聯(lián)通的巷道，一條為主回撤通道，另一條為輔回撤通道，主回撤通道與工作面貫通后提供支架的調(diào)向空間，輔回撤通道通過聯(lián)絡巷將設備運出。以上三種回撤工藝技術(shù)的主要優(yōu)缺點如表1所示。根據(jù)三種回撤技術(shù)的特點，設計王家?guī)X煤礦18104工作面采用預掘單回撤通道工藝。

圖1 回撤通道主要布置方式

表1 回撤工藝優(yōu)缺點對比

3 18104工作面末采工藝設計

3.1 預掘回撤通道的位置確定

預掘回撤通道的位置確定應綜合考慮大巷煤柱保護寬度（停采線位置）、老頂斷裂位置等因素[3-4]。18104工作面北側(cè)為一盤區(qū)輔運大巷，為保障對應巷段大巷不受到采動的影響，設計大巷保護煤柱寬度不得小于60 m。為使回撤通道上方老頂巖梁處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，需將回撤通道設置于距老頂斷裂處0.4～0.6 L（老頂斷裂步距）處。根據(jù)18104工作面老頂周期來壓規(guī)律，最終將其設計在距18104回風順槽開口55 m處（距膠帶順槽開口處58 m），大巷保護煤柱寬度為76 m，通道設計寬度5.4 m，凈高3.8 m，混凝土鋪底厚度300 mm，長度300 m，頂錨網(wǎng)（索）+梯子梁支護，回采幫采用玻璃鋼錨桿支護，煤柱幫采用圓鋼錨桿+預應力錨索+梯子梁支護，其詳細支護情況如圖2所示。

圖2 預掘回撤通道支護斷面

3.2 末采階段施工工藝設計

（1）工作面調(diào)直：在工作面推進至距離回撤通道南幫機頭剩余20 m，機尾剩余33 m時開始進行調(diào)直工作面，調(diào)整頂?shù)装?，通過機尾加刀在機頭、機尾距離掛網(wǎng)線剩余1 m時工作面調(diào)直，機頭、機尾開始同步推進。

（2）工作面鋪柔性網(wǎng)：工作面推進至設計停采線16.5m時（距回撤通道南幫11.5 m時）開始進行鋪柔性網(wǎng)，使用可折疊柔性網(wǎng)片規(guī)格為長×寬=317 m×14 m。在每兩支架架間打一根掛網(wǎng)錨桿，規(guī)格為?18 mm×1 800 mm，每根錨桿配一支K2360和Z2360樹脂錨固劑，每根錨桿安設一個馬蹄環(huán)。工作面使用5臺鉆機每隔35架同時打掛網(wǎng)錨桿，另外備用5臺鉆機。在兩順槽距副幫（煤柱幫）1 000 mm位置頂板各打3根錨索（與掛網(wǎng)錨桿一直線），錨索間距350 mm，錨索規(guī)格為?17.8 mm×5 000 mm，先將機尾側(cè)錨索用鎖具托盤壓緊固定，鋼絲繩端頭用4個專用鋼絲繩卡壓緊，繩卡間距200 mm。將吊網(wǎng)鋼絲繩（?18.5 mm×3 200 mm）通過馬蹄環(huán)從機尾穿至機頭，膠帶順槽側(cè)一端通過錨索托盤后繞過安裝在副幫上的導向滑輪，鋼絲繩端頭固定在采煤機上緩慢拉動使其繃緊后，緊固鎖具托盤壓緊鋼絲繩，松開采煤機上的鋼絲繩，用4個專用鋼絲繩卡固定好鋼絲繩端頭，繩卡間距200 mm。

（3）工作面與回撤通道貫通：為保證貫通后工作面與回撤通道頂?shù)装邈暯禹槻?，提前在回撤通道南幫向煤壁施工信號孔，兩順槽向?0 m范圍每隔10 m一個鉆孔，其余段20 m一個鉆孔；鉆孔方位角180°，鉆孔傾角+1°，鉆孔直徑?50 mm，鉆孔距底板1.5 m，距頂板2.5 m。鉆孔深度：5#、10#、15#鉆孔深30 m，其余鉆孔深15 m，鉆孔施工完在孔內(nèi)插入白色PVC管，工作面揭露鉆孔后及時測量鉆孔與頂、底板高度，為調(diào)整工作面貫通后與通道頂、底板無臺階提供依據(jù)[5-6]，如圖3所示。

（4）加強末采期間頂板支護：①提前補強18104膠帶順槽、回風順槽各50 m范圍（以停采線為分界線，向北30 m、向南20 m）及2#橫貫（回撤通道），頂板采用“錨索+W鋼帶”補強，錨索為?28.6 mm×7 300 mm（保證錨固端錨固在穩(wěn)定巖層內(nèi)1.8 m以上），間排距2 400 mm×2 000 mm。18104膠帶順槽、回風順槽停采線前30 m，后20 m范圍副幫采用“錨索+鋼帶”支護錨索為?21.8 mm×5 300 mm，間排距1 600 mm×2 000 mm，起錨高度1 500 mm。②距離回撤通道南幫50 m前，在回采通道內(nèi)放置101臺垛架加強支護頂板。

圖3 煤壁信號空布置

4 應用效果總結(jié)

4.1 施工工期

由于18104綜放工作面提前施工好回撤通道，于2021年10月21日早班開始打掛網(wǎng)錨桿到2021年10月25日早班結(jié)束回撤通道支護歷時4天，比該礦已往最快的18102工作面11天完成末采提前了7天，末采階段回撤空間形成效率顯著提高。

4.2 經(jīng)驗總結(jié)

18104工作面末采施工速度創(chuàng)造了王家?guī)X煤礦綜采工作面末采施工工期最短的記錄，分析、總結(jié)施工組織經(jīng)驗主要有以下幾方面：一是提前施工回撤通道減少了以往停止移架后的單體頂溜、回撤通道頂幫錨索、錨桿支護工作，工作面只需與回撤通道貫通即可，為末采施工節(jié)省了大量時間。二是為保證末采期間頂板完整，進入末采前提前加強頂板管控，保證工作面支架初撐力達標，兩順槽頂幫提前進行補強支護，回撤通道內(nèi)進行注漿、使用垛架進行支護，采取等壓措施合理避開周期來壓期，進入末采期間全工作面沒有出現(xiàn)漏頂或者頂板破碎地段，為工作面快速施工打下良好基礎。三是為保證工作面貫通回撤通道后與回撤通道頂?shù)装迤骄忂^渡，提前在回撤通道向工作面施工信號孔，為工作面頂?shù)装逭{(diào)整提供了重要參考，保證了順利貫通。四是加強機電設備檢修質(zhì)量，機電設備運轉(zhuǎn)狀態(tài)良好，末采施工期間設備無故障，保障了末采割煤的快速推進。五是現(xiàn)場施工組織效率較高，末采期間掛網(wǎng)、割煤、支護等關(guān)鍵工序施工迅速，銜接順利，工具材料提前準備充足到位，提高了施工效率。

5 結(jié)論與建議

通過對工作面回撤空間形成工藝對比分析，明確了目前常用綜放工作面回撤技術(shù)的優(yōu)缺點，確定18104工作面最適宜的回撤工藝為預掘單回撤通道，結(jié)合工作面具體地質(zhì)條件及開采條件，設計末采階段工作面調(diào)直、掛網(wǎng)、與回撤通道貫通、補強支護等具體措施，根據(jù)現(xiàn)場應用情況表明，采用預掘單回撤通道技術(shù)使回撤空間形成時間縮短約一周，末采期間整個工作面未出現(xiàn)漏頂或者頂板破碎現(xiàn)象，圍巖穩(wěn)定性良好，為工作面高效快速回撤提供了保障，該技術(shù)可在王家?guī)X煤礦后續(xù)綜放工作面末采階段進行推廣。