L 型工作面“推透法”末采技术应用与实践

韩 伟 赵 奇

（1.山西霍宝干河煤矿有限公司，山西 霍州 031400；2.中国煤炭学会，北京 100013）

1 工程概况

薛虎沟煤矿是重组整合矿井，2-106 工作面呈L形布置[1-4]。2-106A 沿2#煤层走向布置，走向长度790 m，工作面长度200 m；2-106B 沿2#煤层倾向布置，倾向长度470 m，工作面长度230 m。2-106A面接替2-106B 面回采。工作面布置如图1。

对于2-106B 面末采方式，有3 种方案可选，分别是：留设小煤柱方案、无煤柱“推透法”方案和转角推进方案。虽然无煤柱“推透法”方案技术难度大，但是采用此种方案煤炭回收率最高，2-106B面末采采用无煤柱“推透法”方案。

2 工作面开采技术条件

（1）地质条件

2-106 工作面为复采残采，2#煤上部煤层已被小窑回采破坏，受其影响可采煤层采高取3.4 m。根据地质报告及实际揭露，工作面地质构造简单，工作面四周均不受采动影响。煤层顶底板岩性见表1。

图1 工作面布置图

（2）围岩强度、应力条件

围岩力学参数见表2，地应力测量结果见表3。

表1 煤层顶底板岩性

表2 围岩力学参数

表3 地应力测量结果

（3）1062A 巷受动压影响段巷道状况

受采动影响段为梯形断面，12#工字钢棚支护。巷道规格上宽×下宽×高=3440 mm×4600 mm×3420 mm；棚梁长3340 mm，棚腿长3450 mm，棚距600 mm。

通过考察和统计分析证实，44.4%的巷段顶板成型较好，可以施工锚索，其余56%巷段刹顶较厚，不便于施工锚索。

（4）采动影响范围及影响程度

矿压监测表明，工作面采动影响范围在70 m左右，严重影响范围为30～35 m。支承压力峰值在工作面前8～10 m 处，应力集中系数2.3。

3 “推透法”末采方案设计

3.1 设计原则和技术策略

设计原则和技术策略：106B 工作面末采时，降低回采速度，避免强冲击动载荷的影响；对于106A2 巷补强加固，以控顶为主；1062A 巷设计加固强度分别以静载和动载条件通过强度校核进行确定；方案设计是要充分考虑加固方案的可操作性，便于加固施工；确保末采阶段1062A 巷加固支护系统的稳定性；确保安全的前提下，实现回撤与回采同步运行。

3.2 2-1062A 巷加固方案设计

基于1062A 巷顶板条件和巷道支护状况，根据设计原则，加固方案分两种情况：顶板非冒顶段，锚索+钢梁托棚方案；顶板冒顶段，单体+π 梁托棚方案。

3.2.1 锚索+钢梁托棚方案

（1）支护材料

锚索：采用SKP22-1/1720-7000 mm 股高强度低松弛钢绞线，高强度锁具和托盘，托盘规格为300 mm×300 mm×16 mm；锚杆：帮部使用规格Ф20 mm×2000 mm 玻璃钢锚杆；钢梁：12#工字钢，长度1.9 m，两侧距离梁端头150 mm 钻Ф30 mm圆孔。

（2）支护形式及参数

巷道顶板：一梁两索沿巷道轴线方向打设3 排托梁棚，托梁棚间距1.6 m，托梁棚呈三花布置；巷道两帮：玻璃钢锚杆，锚杆间排距0.8 m×0.8 m。巷道支护布置如图2。

（3）支护强度校核

1062A 巷在静压状态下顶板载荷计算：

式中：γ顶为顶板岩石平均容重，取2500 kg/m3；Rp为塑性区半径，m；Q顶为静压情况下顶板载荷，kN/m2；Z为巷道埋藏深度，取210 m；R0为矩形巷道外接圆半径，取2.6 m；φ为摩擦角，取45°；C为粘结系数，取4；H为巷道高度，取3.4 m；a为巷道宽度，取4.6 m。

方案中平均每平米布置1 根锚索，Ф22 锚索屈服负荷按484 kN 计算：Q索梁棚=1×484=484 kN/m2＞Q顶动，经校核，支护强度满足要求。

图2 锚索+钢梁托棚支护图

3.2.2 单体+π 梁托棚方案

（1）支护材料

单体支柱：DW38-200/110 型单体液压支柱；π型梁：梁长度1800 mm。

（2）支护形式及参数

支护形式为一梁三柱式，每架托棚托三架工字钢棚，按巷道轴线方向布置三排，中间排交错布置，支护布置如图3。

图3 单体+π 梁托棚支护

（3）支护强度校核

在动载条件下，顶板载荷为：

Q顶动=3×Q顶=3×4.275=12.83 kN/m2

单体+π 型梁棚每平米单体支护数量1.75 根，支护强度为：Q单体π梁棚=1.75×200=350 kN/m2＞Q顶动，经校核，支护强度满足要求。

3.3 采、撤协同运行方案

106B 面末采回撤与106A 面回采协同运行方案如图4、图5。

图4 工作面推透相对位置

图5 支架回撤后相对位置

4 结论

（1）L 型工作面末采采用“推透法”的关键技术是受动压影响段巷道加固和回采、回撤协同运行技术。受动压影响段巷道加固方案不但要考虑巷道围岩条件、支护状况选取加固方式，更要基于最大动压影响程度对加固强度进行校核，保证巷道在双重动压影响下不失稳。回、撤协同运行重点考虑回撤支架回转空间和工作面合理的推进速度。

（2）2-106L 型工作面开采实践证明，对于L型工作面末采采用“推透法”，采用合理的巷道加固补强和采、撤协同运行方案，不但能最大程度提高煤炭回收率，还可提高工作面整体推进速度，确保安全高效生产。