新景矿15313工作面回撤通道优化布置应用

梁建兵

（山西新景煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000）

新景矿15313综放工作面位于15号煤芦南采区南翼东部，东隔矿界煤柱为坡头煤矿，南为15324工作面（未掘），西为15314工作面（未掘），北为采区大巷（已掘）（如图1所示）。

图1 15313综放工作面平面布置示意图

15313综放工作面设计走向长度为969 m，倾向长度为198 m，工作面回采煤层为15号煤，平均厚度为7.2 m。本工作面老顶为13.17 m的深灰色石灰岩，夹2-3层灰黑色泥岩或砂质泥岩，且含有动物化石，俗称四节石灰岩；直接顶为4.2 m的黑色泥岩。工作面采用走向长壁后退式综合机械化低位放顶煤采煤方法，采用全部垮落法处理采空区，液压支架维护顶板。截至目前工作面已回采至168 m，距停采线距离为30 m。

1 15313工作面回撤通道初步设计及问题分析

1.1 回撤通道初步布置设计

初步设计中15313综放工作面回撤通道沿15号煤层底板布置，即工作面回采距停采线10 m处时进行低位回采工艺，并预留顶煤，预留顶煤厚度为3.4 m，回撤通道宽度为4.0 m，高度为3.8 m。

1.2 问题分析

1）顶煤预留难度大。15313综采工作面回采的15号煤层结构复杂，煤层以镜煤、亮煤为主，内生裂隙发育，底部含少量黄铁矿结核，受工作面回采应力影响，顶煤预留难度大，而且预留顶煤期间，工作面液压支架需对顶煤施加初撑作用，导致顶煤产生切顶破坏作用，从而加剧了顶煤破坏力度。

2）顶板破碎严重。新景矿综放工作面回撤通道主要采用锚杆（索）+金属网进行联合支护，锚杆长度为2.5 m，直径为22 mm，锚索长度为6.2 m，直径为21.6 mm，若采用沿底留巷，顶板锚杆锚固端位于顶煤中，受回采应力影响，当顶煤出现破碎后，很容易造成顶板锚杆支护失效现象，不利于回撤通道顶板的安全维护。

2 15313工作面回撤通道优化布置

为了解决综放工作面传统回撤通道布置方式产生的技术难题，决定对15313工作面回撤通道布置方式进行优化，采用沿顶留巷布置方式。

2.1 仰斜回采工艺

1）为了实现工作面回撤通道沿顶布置，工作面回采至168 m处时及时调整工作面伪斜，并将支架全部移架到位，采用仰斜回采工艺。

2）工作面仰斜回采角度为7°，仰斜回采期间单刀割煤进度控制在0.5 m以内，工作面每割煤倾向长度达50 m时及时进行分段超前移架。

3）工作面在仰斜回采期间，若出现顶煤破碎严重导致端面距加大时，可对工作面仰斜方向施工一排撞楔超前支护来对顶板进行维护，必要时可对煤壁及顶板进行注浆施工。

4）当工作面仰斜回采30m且完全揭露15号煤层顶板后，及时调整采煤机割煤角度，进行回撤通道施工。

2.2 回撤通道支护方式

1）回撤通道顶部采用3 m的钢筋钢带、Φ21.6 mm×6 200 mm的锚索、500#-20-2 000 mm的螺纹钢锚杆及金属网联合支护。回撤通道共计施工6排，排距为0.85 m，均采用锚杆、锚索联合支护，按“二、一、二”的方式进行布置，即施工两根锚杆、再施工一根锚索、间距为1.0 m，均匀布置在3 m的钢筋钢带中，如图2所示。

图2 15313综放工作面回撤通道联合支护平面示意图

2）支架前梁下压2排钢带，支架前梁前端与煤壁之间布置4排钢带。施工完毕后，支架前梁端至煤帮净宽不少于3.5 m，工作面净高不低于2.8 m。

3）煤帮打两排帮锚杆，间距为0.8 m，第一排距顶板0.8 m，排距为0.8 m，呈三花布置。若遇顶板破碎，锚索预紧力不达预计要求时，每架还需使用1根4.4 m的“π型钢梁+单体柱”加强支护。

2.3 回撤通道支护施工工艺

1）在距停采线15 m处准备上第一茬网前，必须由有经验的工人监护顶帮情况，严格执行敲帮问顶制度，处理好煤帮的活煤活矸，方可开始上网。提前将两片网搭接，网与网长边搭接10 cm，每10 cm用14#专用连网丝将双环头拧紧，且不少于3圈。用12#铁丝将网长边与4 m板梁捆绑牢靠置于前梁前方，然后伸进支架前梁将板梁与网挑起。

2）联好网后，把网吊起挂在支架前梁下，以确保机组滚筒不损坏金属网，然后开机割煤，机组割过20 m后，把网放下开始拉架，拉架时，严禁把网顶坏。

3）从第三茬网开始联成双层网，双网长边交错为50 cm，短边搭接20 cm双边双联；用14#专用连网丝将双环头拧紧，且不少于3圈。网联好以后，依次割煤、拉架、顶溜。

4）从第三茬网开始联成双层网时，平行于工作面铺设第一道废旧钢丝绳（直径不小于15.4 mm），此后每间隔0.8 m铺设一道废旧钢丝绳，一共铺设10道。为了确保钢丝绳在铺设过程中的平直，必须先在端头打顶锚杆（Φ20 mm×2 000 mm），把钢丝绳的一头压紧，然后每架用连网丝把钢丝绳与网固定，要求连网丝对折后拧结不少于3圈。

5）从第二茬网网边落地开始，机组每割30 m，停机、闭锁后开始打第一排锚索/锚杆，打好第一排锚索/锚杆后顺序拉架，将第一排钢带压在支架前梁上。然后继续割煤（依次循环），在距离第一排钢带0.85 m处时开始打第二排锚索/锚杆，将第二排钢带压在距支架前梁顶端0.2 m处，支架停移。严禁割煤距离大于30 m后再集中补打锚索，锚索要紧跟采煤机。

6）支架停移后，把推溜头摘开，继续联网，准备打第三排锚索/锚杆。第三排钢带打好后，用单体液压支柱将工作面刮板输送机顶至煤壁，开始割下一刀煤，并打下一排锚索/锚杆。按上述操作直至施工完回撤通道。

7）最后一排施工完毕时，要保证顶网沿煤帮下垂不少于500 mm，便于与帮网搭连，形成一个整体，帮网采用单网。最后打两排帮锚杆，用半开木板梁压紧金属网。

8）顶板锚索施工时应尽量与岩层层面或巷道轮廓线垂直布置，外露长度不小于100 mm，但不超过250 mm。规格为Φ21.6 mm×6 200 mm的锚索张拉预紧力不小于300 kN，YCD22-370千斤（北京巧力神）压力不小于51 MPa。

9）锚杆施工时锚杆外露长度从螺帽末端算起有10~50 mm。使用NB-800声控式扭矩扳手检测扭力矩：顶锚杆不小于400 N·m，帮锚杆不小于400 N·m。使用LDZ-200型拉力计检测拉拔力：拉拔力要求不小于157 kN。严禁使用失效药卷或不合格药卷，严禁随意更改药卷和锚索规格。

3 总结

15313综放工作面回撤通道采用沿顶留巷施工工艺后，通过实际应用取得了显著应用成效：

1）15313工作面回撤通道沿15号煤层顶板布置后，由于煤层顶板主要以泥岩为主，岩体差层状结构，胶结稳定性好，相比传统留顶煤布置方式，顶板便于安全管理，提高了顶板支护效果，降低了顶板支护失效率，减少了后期维护顶板带来的隐患和使用注煤体加固剂造成的成本消耗。

2）15313工作面回撤通道布置优化后减少了工作面上隅角瓦斯积聚，降低了工作面发生瓦斯事故的可能性。同时减少了采空区遗煤造成的CO浓度、温度升高导致的煤层自燃现象的发生。

3）15313综放工作面末采及回撤通道采用上层施工工艺技术试验的成功，可以为该矿井其他相似条件的工作面末采做回撤通道提供宝贵经验。