综采工作面回撤通道围岩控制技术应用

王淑雷

（大同煤矿集团朔煤小峪煤业有限公司，山西 朔州 038300）

1 概述

大同煤矿集团朔煤小峪煤业有限公司8206工作面位于井田402盘区东翼，工作面北为8204工作面采空区，西部为402盘区辅助回风巷、运输巷，东部为矿界，与中能芦子沟煤业公司相邻，南部为2208巷。

8206工作面设计走向长度为1680m，倾向长度为180m。工作面回采煤层为3#煤层，平均厚度为3.5m，煤层无伪顶，直接顶主要以炭质泥岩为主，平均厚度为2.4m，基本顶主要以砂岩为主，平均厚度为6.7m。8206工作面采用综合机械化掘进施工工艺，截至2018年7月21日，工作面已回采1675m（距停采线5.0m），工作面停止回采，开始施工工作面回撤通道。

8206工作面回撤通道设计断面规格为宽×高=3.5×3.5m，初步设计方案中回撤通道顶板、煤壁均采用单锚杆支护，顶板锚杆长度为2.5m，直径为22mm，锚杆间距为1.0m，排距为1.5m，共计施工三排；煤壁锚杆长度为2.0m，直径为22mm，锚杆间距为1.2m，排距为1.0m共计施工两排。

2 回撤通道施工工艺及施工技术难题

2.1 回撤通道施工工艺

（1）8206工作面回撤通道采用采煤机进行施工。当工作面回采至1672m（距停采线8.0m）处，对工作面顶板开始施工第一排工字钢梁吊棚并铺设金属网。工字钢梁吊棚长度为3.5m，采用两根锚索起吊。当工作面回采至1674m处时对顶板施工第二排工字钢吊棚，当工作面回采至距停采线3.5m处时在支架前探梁前方施工第三排工字钢吊棚，且相邻两排工字钢吊棚迈步式布置。如图1所示。

（2）当工作面回采至1676.5m（距停采线3.5m）处，工作面停止移架，及时调整工作面伪斜。工作面调斜后采用采煤机从机头处上行割煤，割煤深度为0.5m。上行割煤50m后采煤机下行扫煤，当工作面端面空顶宽度达1.0m时对顶板进行维护。

（3）当采煤机割煤至1680m处时，工作面回撤通道施工到位，在机头处施工一条采煤机拆卸硐室，硐室长度为25m，宽度为1.0m。采煤机拆卸硐室完成后及时对煤壁进行维护。

2.2 回撤通道施工技术难题

地测资料显示，在工作面72m处存在一条F6正断层，断层落差为4.5m，倾角为52°。受F6断层、回撤施工以及邻近8204采空区等影响，8206工作面回采至1670m处，工作面顶板受集中应力影响破坏现象严重，局部出现破碎、冒落现象。液压支架在应力集中区的支护效果差，支撑力、工作阻力不足，出现多次倒架、倾架事故。

受超前应力作用，工作面回采后煤壁出现严重剪切破坏，煤壁出现大面积片帮现象，最大片帮距达1.8m，导致工作面端面距增加，断面顶板维护难度大。

3 回撤通道顶板联合维护措施

为了提高8206工作面回撤通道围岩稳定性，保证回撤通道施工安全，决定在回撤通道施工期间，对其顶板及煤壁采取联合控制措施。

3.1 回撤通道顶板控制措施

3.1.1 JW型钢带支护

（1）工作面液压支架停止移架后，回撤通道施工期间对顶板采取JW型钢带及大锚杆联合支护。JW型钢带长度为4.8m，宽度为0.28m，每根钢带上均匀焊制5个孔径为30mm圆孔，孔间距为1.0m。

（2）第一排JW型钢带施工在距液压支架前探梁1.0m处，钢带平行布置在工作面顶板上，每根钢带采用5根长度为3.0m、直径为22mm左旋无纵筋大锚杆进行锚固。

（3）JW型钢带排距为1.0m，回撤通道顶板共计施工3排钢带，拆卸硐室顶板施工一排，相邻两根钢带叠加布置，相邻两排钢带交错布置，交错距离为0.55m。如图1所示。

3.1.2 纵向恒阻锚索吊棚施工

8206工作面回撤通道顶板JW型钢带施工完后，为了进一步提高顶板稳定性，决定对通道顶板施工纵向迈步式恒阻锚索吊棚。

（1）恒阻锚索吊棚主要由一根长度为2.5m、宽度为0.25m槽钢，以及两根长度为7m、直径21.8mm恒阻锚索组成。锚索抗拉强度为1860MPa，破断力为583kN，预紧力为350kN，锚固力为520kN。槽钢上焊制两个直径为30mm圆孔，孔间距为1.8m。

（2）槽钢与回撤通道垂直布置，槽钢采用两根恒阻锚索及锁具进行预紧，预紧后保证槽钢平面与顶板接触严实，相邻两根槽钢间距为3.0m，且成迈步式布置。

3.1.3 支设单体柱

为了防止工作面煤壁支撑力低，导致煤壁处顶板出现下沉、断裂现象，决定对回撤通道支设一排单体液压支柱。

（1）单体支柱采用“一梁三柱”支护形式，即三根单体支柱顶端支设一根长度为2.5m槽钢，单体柱间距为1.0m，单体柱支设在距煤壁0.5m处，相邻两组单体柱间距为1.0m。

（2）单体柱必须按中线进行支设，保证单体柱位于同一条直线上，同一组单体柱之间采用连接杆进行固定。支柱支设后应定期对柱体进行检查，发现卸压、变形现象时必须及时更换。

图1 8206工作面回撤通道顶板支护平面示意图

3.2 回撤通道煤壁控制措施

3.2.1 注浆支护

（1）为了提高回撤通道煤壁稳定性，加强煤壁破碎煤体间胶结能力，降低煤壁片帮现象，决定对工作面煤壁进行注浆施工。通过现场观察，煤壁受压片帮位置位于顶板往下1.5m范围内，所以控制煤壁片帮的关键是对该区域进行加固。

（2）回撤通道煤壁共计施工一排注浆钻孔，钻孔与顶板间距为1.5m，钻孔间距为3.0m，直径为40mm，仰角为45°，深度为5.0m。钻孔施工后，采用高压注浆泵对钻孔内注入聚氨酯粘合剂，注浆压力为1.2MPa。

3.2.2 迈步式桁架锚杆支护

（1）注浆完成后，对煤壁施工三排单锚杆，锚杆采用长度为2.0m、直径为22mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆外露端采用一根长度为0.45m、宽度为0.25m“W”型钢带及螺母进行预紧，锚杆间距为1.0m，排距为1.3m。

（2）所有锚杆施工完后，为了降低超前应力对煤壁水平张拉破坏作用，决定对煤壁锚杆安装桁架圆钢拉杆及双向张拉器，实现桁架锚杆支护作用。每组桁架锚杆支护安装两根桁架拉杆，拉杆长度为0.6m，直径为20mm，双向张拉器长度为0.4m，最大张拉力为200kN，最大张拉行程为0.3m。

（3）同一排锚杆每两根锚杆安装一对圆钢拉杆，相邻两排桁架锚杆支护成迈步式布置，如图2所示。

图2 8206工作面回撤通道煤壁支护平面示意图

4 应用效果

截至2018年7月21日，8206工作面回撤通道已施工完成，回撤通道施工期间顶板及煤壁采取合理有效的联合支护措施，通过实际应用及后期30d观察发现：

（1）回撤通道顶板采取“JW型钢带+纵向恒阻锚索吊棚+支设单体柱”联合支护措施后，控制了顶板破碎、冒落现象，顶板最大下沉量为0.13m，在正常围岩变形范围内，提高了顶板稳定性，保证了后期工作面搬家回撤施工安全。

（2）对煤壁采取“注浆支护+迈步式桁架锚杆支护”联合支护措施后，降低了超前应力对煤壁破坏作用，煤壁片帮距控制在0.5m以下，防止了因煤壁片帮导致回撤通道顶板空顶距加大发生顶板垮落事故。