综采工作面收尾通道施工工艺及支护技术

杨欣图

（大同煤矿集团北辛窑煤业有限公司， 山西 忻州 036702）

引言

为了保证综采工作面回采结束后工作面内机电设备安全快速回撤，综采工作面回采至停采线时需施工回撤通道，并对通道围岩采取有效支护措施；但是在复杂的地质条件以及不稳定煤岩层中进行回撤通道施工及维护难度大、施工周期慢[1]，不仅影响着工作面快速回撤，而且在工作面回撤很容易发生顶板漏顶、煤壁大面积片帮等事故；所以对于不稳定围岩采取安全快速的回撤通道施工工艺以及围岩支护措施，对工作面后期安全快速回撤具有重要意义。

1 北辛窑煤业公司2号煤层8102工作面概况

大同煤矿集团北辛窑煤业有限公司2号煤层8102工作面位于井田11采区，工作面走向长度为854 m，倾向长度为161 m，工作面回采煤层为2号层，平均厚度为5.92 m，工作面采用低位放顶煤回采工艺。

截止目前8102工作面已回采至654 m，距停采线间距为120 m；根据8101工作面停采施工发现，工作面施工至距停采线300 m处时，在停采位置施工一条回撤通道，回撤通道采用掘进机掘进，回撤通道施工长度为161 m，宽度为4.0 m，高度为3.5 m，回撤通道施工完后，在通道顶板采用单锚杆、木柱、单体支护进行联合支护，对巷帮采用挂网及单体柱进行支护；工作面回采到位后直接与回撤通贯通施工。

2 8102工作面传统停采施工主要存在技术难题

1）回撤通道施工周期长。传统回撤通道施工时在工作面回采到位前提前施工回撤通道，主要采用掘进机或爆破施工工艺，在进行回撤通道施工时工作面必须停止生产，回撤通道施工周期为45 d，不仅增加了巷道掘进工程量，而且严重影响着工作面回采效率[2]。

2）增加了机电设备数量。回撤通道采用掘进机施工，在回撤通道施工期间在工作面需安装局部通风机、掘进机、隔爆开关、带式输送机等增加了工作面设备安装数量，设备安装、拆卸周期长。

3）回撤通道维护效果差。8101工作面回撤通采用“单锚杆+木柱+单体液压支柱”进行联合支护，若提前施工回撤通道随着工作面推进，当工作面回撤至距回撤通道20 m处时，回撤通道位于超前应力区内，造成通道空巷成为卸压空间，导致通道围岩破坏严重[3]。

4）贯通施工难度大。提前施工回撤通道后工作面需与回撤通道进行贯通施工，传统采用采煤机割煤贯通方式，采煤机割煤进度控制难度大，在贯通前5.0 m时工作面与回撤通道之间煤柱开始出现局部片帮现象，随着工作面不断推进，煤柱出现垮落现象，造成回撤通道位于采空区侧顶板下沉、破碎等失稳现象。

3 回撤通道施工工艺优化

为了解决传统回撤通道施工时周期长、设备数量多、维护难度大等技术难题，北辛窑煤业有限公司决定对8102工作面回撤通道施工工艺进行优化，采用采煤机进行回撤通道施工且与工作面回采同步进行。

1）8102工作面回采至800 m处（距停采线4.0 m）时停止回采，并对工作面进行伪斜调整，保证工作面头尾顺槽与工作面垂直，允许伪斜角度为3°。

2）工作面伪斜调整后采煤机从机头斜切进刀进行割煤，单刀割煤进度为0.5 m，采煤机割煤长度达50 m时及时对顶板进行维护，并清理机道处浮煤，保证机道平整。

3）当第一刀割煤完成且顶板维护后，液压支架停止前移采用支架推移杆将刮板输送机前移一个割煤步距，然后进行第二刀割煤工序且与第一刀相同，当液压支架推移杆最大伸缩长度无法实现输送机前移时，可在推移杆与刮板输送机之间采用工字钢梁进行辅助推移[4]。

4）当采煤机割煤八刀完成后回撤通道施工完成，回撤通道宽度为4.0 m，及时对通道煤壁进行维护；回撤通道维护后在尾部施工一个采煤机拆装硐室，硐室长度为25 m，深度为1.0 m。

4 回撤通道维护技术

4.1 锚索梁施工

1）液压支架停止移架且采煤机第一刀割煤完成后，在支架护帮板前方0.2 m处施工一排锚索吊棚，吊棚与支架护帮板平行布置，每架吊棚长度为3.0 m，吊棚主要采用两根锚索吊装。

2）防止撤架时支架对锁具拉拽作用，每架吊棚锚索施工在相邻两架支架中间，锚索吊棚施工完后采用打压千斤对吊棚锁具进行施压，保证钢梁与顶板接触严实。

4.2 JW型钢带施工

1）当工作面锚索吊棚施工完后，在吊棚前方0.85 m处施工第一排JW型叠加钢带，整个回撤通道顶板共计施工4排钢带。

2）每根JW型钢带长度为4.8 m，钢带上均匀布置5根长度为2.5 m螺纹钢锚杆；相邻两根钢带收尾两根锚杆叠加布置[5]，如图1所示。

3）所有钢带与锚索吊棚平行布置，施工JW型钢带时在在其上方铺设金属网，防止顶板碎石掉落，每卷金属网长度为6.0 m宽度为2.0 m。

4.3 恒阻锚索施工

1）顶板4排JW型钢带施工完后，在相邻两排钢带之间施工一排恒阻锚索，恒阻锚索长度为8.0 m，直径为21.6 mm，锚索外露端安装一块长度及宽度为0.3 m钢方垫。

2）恒阻锚索间距为3.0 m，排距为1.0 m，回撤通道顶板共计施工三排恒阻锚索，相邻两排恒阻锚索交错布置，交错距离为1.5 m，三排锚索成“二·一·二”五花型布置。

4.4 煤壁单锚杆支护

1）回撤通道顶板维护后，将顶板网延伸至工作面煤壁，并对煤壁施工三排单锚杆支护，第一排锚杆距顶板间距为0.5 m，相邻两排单锚杆间距为1.2 m。

2）煤壁锚杆长度为2.0 m，锚杆外露端主要采用一根长度为0.45 m钢带进行预紧，同一排锚杆间距为1.3 m。

图1 8102工作面回撤通道支护平面示意图（mm）

5 优化效果

1）缩短了回撤通道施工周期。回撤通道施工工艺优化后，无需提前施工回撤通道，工作边回采期间即可采用采煤机进行回撤通道施工，对工作面回采影响小，缩短了回撤通道施工周期。

2）降低了劳动作业强度。优化后回撤通道主要采用锚网索进行维护，简化了原有扩通道支护工序，减少单体柱、木料、π型梁的使用数量，降低职工扩通道期间扛运物料的劳动强度。

3）减少了设备投入数量。优化后回撤通道主要采用采煤机施工，回撤通道煤矸通过原工作面带式输送机即可运出，与传统回撤工艺相比，大大减少了机电设备数量，主要包括着局部通风机、掘进机、带式输送机、刮板输送机、隔爆开关等。

4）提高回撤通道围岩稳定性。优化后回撤通道主要采用锚杆、JW型钢带、恒阻锚索联合支护，将传统回撤通道“单体柱+π型梁”被动支护变为主动支护，提高了顶板支护效果；同时优化后回撤通道顶板最大空顶距控制在1.0 m以内，缩短了空顶时间，有效控制顶板离层；另外煤帮支护变木锚杆支护为铁锚杆（修复）支护，支护强度增大，防止煤壁贴帮柱改柱时煤壁片帮事故发生。