超大采高综采工作面回撤通道设计与实践

李 钦 张卫东

（兖煤矿业工程有限公司（综机安撤中心），山东 邹城 273500）

1 工程概况

陕蒙地区金鸡滩矿井12-2上117工作面位于一水平一盘区东翼，工作面标高+972.3m～ +973.7m，平均+973.0m。回撤通道西南方向为东辅运大巷，东南为12-2上117工作面胶运和辅运顺槽，东南方向为12-2上117工作面（正回采），西北方向为117回风顺槽。施工巷道均在2-2上煤层内掘进，施工区域为一单斜构造，构造简单。施工巷道局部含水，其最大涌水量不超过6m3/h，易于疏干。煤层自燃倾向性为I类，属于容易自燃煤层，煤层最短自燃发火期为37d，地温、地压等正常。回撤通道总掘进长度为955m，掘进巷道工作面配套一台12CM27D型连续采煤机、一台SC15-182F型梭车、1000mm胶带输送机三部、一台PZL460/150B型破碎机、一台CMM4-25型锚杆机和一台ZQJC-300/9气动架柱式钻机。

兖煤矿业工程有限公司（综机安撤中心）为兖矿集团下属单位，兖煤矿业工程有限公司（综机安撤中心）陕蒙工程部主要负责兖矿集团陕蒙四对矿井的掘进工程及安撤工程施工，其中金鸡滩煤矿12-2上117工作面回撤通道为陕蒙工程部施工巷道。

2 存在的问题及解决方案

2.1 存在的问题

为适应高产高效开采模式，陕蒙矿区重型大采高工作面广泛采用单通道回撤技术或双通道回撤技术。随着采深增大，重型综采面采用单(双)通道回撤技术进行回撤时易出现底鼓、冒顶和片帮等围岩失稳现象[1]。12-2上117工作面作为8m超大采高工作面，工作面相关采掘及运输设备尺寸都较大，对巷道断面设计的几何参数和可靠性都提出了更高的要求，回撤通道施工基本无相关经验可借鉴。为解决上述问题，本文对回撤通道的方案选择、平面设计、支护形式和施工工艺进行了研究。

2.2 方案选择

针对综采工作面回撤“辅巷多通道”[2]工艺设计的应用，提出并实施长距离多联巷快速回撒技术，并将研究成果应用于12-2上117工作面回撤通道。

2.3 回撤通道平面设计

为了满足安全高效的基本要求，12-2上117工作面采用预掘主辅双回撤通道结合联络巷、调车硐室、探巷的布置方式。12-2上117工作面主回撤通道、辅助回撤通道均自12-2上117工作面2#回风顺槽开门,主辅回撤通道之间均匀布置5个联巷（编号1～5#），联巷之间的中心距为50m。1#联巷中心线距胶带顺槽中心线53.149m，5#联巷中心线距2#回风顺槽中心线53.051m。垂直于辅助回撤通道西南侧帮均匀布置5个调车硐室（编号1～5#），各调车硐室中心线与相同编号的联巷中心线重合。垂直于主回撤通道可采侧帮均布置5个探巷（编号1～5#），各探巷中心线与相同编号的联巷中心线重合。12-2上117回撤通道平面布置图如图1所示，12-2上117回撤通道巷道长度尺寸表如表1所示。

图1 12-2上117工作面回撤通道平面布置图

表1 12-2上117回撤通道巷道长度尺寸表

2.4 回撤通道断面设计

在巷道掘进过程中，为了阻止围岩塑性松动区的扩大进而引起严重的变形破坏，应及时进行锚网支护，并辅以锚索支护[3]。主辅助回撤通道、联巷、调车硐室和探巷均为矩形断面，岩性为全煤。12-2上117回撤通道巷道断面尺寸表如表2所示。

表2 12-2上117回撤通道巷道断面尺寸

2.5 巷道支护形式

主回撤通道顶锚杆采用Φ24×2400mm左旋无纵筋高强度螺纹钢锚杆，非采侧帮锚杆采用Φ20×2000mm左旋无纵筋高强度螺纹钢锚杆，回采侧帮锚杆采用Φ20×2300mm玻璃钢材质，顶锚索采用Φ21.8×13300mm恒阻锚索，配套W 钢带 ( 6300mm×300mm×5mm)。辅回撤通道、探巷的顶（帮）锚杆均采用Φ20×2000mm无纵筋左旋螺纹钢锚杆，顶锚索采用Φ17.8×8000mm恒阻锚索。联巷采用Φ20×2000mm无纵筋左旋螺纹钢锚杆，顶锚索采用Φ17.8×8000mm恒阻锚索，配套 W 钢 带 ( 6300mm × 300mm × 5mm)。调车硐室顶（帮）锚杆采用Φ20×2000mm无纵筋左旋螺纹钢锚杆。顶帮锚杆间排距均为1000×1000mm， 顶（ 帮） 均 采 用 Φ6.5（ 格100×100mm）钢筋金属网。

2.6 施工工艺

正常施工时，采用综合机械化设备掘进，即采用12CM27D型连采机落煤、装煤，CMM4-25型锚杆机支护，SC12-185F型梭车与一部CH818运煤车转载运煤，PZL460/150B转载破碎机完成破碎转载，DSJ-1000以及DTL100/63/45型胶带输送机运输的方式施工。每次掘进巷道前，司机将连采机调整到巷道的左侧，并以激光线确定位置，开始向正前方煤壁逐步截割，当顶板完好，循环进度为10m。条件允许时，现场选用一部梭车与一部运煤车完成运煤工作。在正常作业中，连采机完成落煤，梭车空车及时运行到连采机后面，连采机开启装载机构完成装煤作业。梭车出煤期间，运煤车运行到不妨碍梭车运行的位置，等待梭车卸煤时，运煤车运行到连采机后方接煤，然后返回原等待地点，待梭车卸完煤让出卸车空间后，运煤车及时卸煤到破碎机，完成一个出煤循环。连采机司机完成一个进尺循环后，连采机退机进入另一条巷道掘进，锚杆机进入该巷道进行支护。梭车将煤先运到转载破碎机上破碎转载，由12-2上117工作面辅助回撤通道皮带通过12-2上117工作面回风顺槽中皮带转载至大巷皮带，经大巷皮带转载至主斜井皮带上，由主斜井皮带直接运至地面煤仓。当完成一个掘进支护循环后由防爆装载机司机及时开动车辆负责清理浮煤，做好下一工序的准备工作。当巷道每向前推进50m，即一个联络巷的距离，将机尾延伸至下一个联巷口前，以缩短梭车运输距离，即皮带延伸。

2.7 过程控制

12-2上117工作面主辅回撤通道沿煤层底板掘进，局部区段为保证巷道底板平整度，可留设不超过0.5m的底煤厚度作为顺坡找平用途。施工中要加强顶底煤厚度探测工作，每掘进10m探测一次顶底煤厚度，并标识记录。由于主回撤通道设计掘进高度较高，现场采用先留底煤小断面掘进，开通联络巷后再集中卧底的方式达到设计断面，最后延伸皮带进行下一个联络巷循环的方式施工。

2.8 实施效果

2019年4 月至2019年5月掘进施工12-2上117工作面回撤通道，12-2上117工作面于 2019年11月3 日停采，11月30日回撤完毕，不计矿井停产等时间影响，共用时21d，实现了安全快速回撤。根据密闭前主回撤通道顶底板缩近量观测数据统计表显示，最大顶底板移近量为73mm，主要表现为顶板浅部相对离层、静力拉伸作用下恒阻锚索拉伸变形、肩窝和两帮肩窝、底角微破碎。

3 结论

（1）采用预掘主、辅双回撤通道结合多联络巷的布置方式为实现长距离快速回撒提供了有力安全技术保障。

（2）12-2上117工作面回撤总用时21d，与常规相同条件回撤技术相比，减少约 14d 回撤时间，安全和经济效益明显。

（3）采用主辅双回撤通道结合联络巷、调车硐室、探巷的布置方式实现了工作面设备安全高效回撤，工作面从巷道施工到设备回撤阶段主、辅回撤通道顶板比较稳定。结果表明，通过控制巷道长度，合理断面尺寸，优化掘进巷道支护和施工工艺，不断提高技术装备水平，为陕蒙地区超大采高工作面回撤通道施工提供了技术支持与可借鉴的经验。