大采高综采工作面回撤通道支护优化研究

2021-10-15孙伟

机械管理开发 2021年9期

孙伟

（山西焦煤西山煤电晋兴能源公司斜沟煤矿，山西兴县 033699）

引言

采掘工作面是煤矿生产的基础性工作，随着矿井现代化生产技术的不断发展，部分矿井将中厚煤层开采方式由综放开采方式转变成大采高开采方式。由于大采高综采工作面采动压力显现更为明显，如何确保采面回撤巷道围岩稳定时大采高工作面煤炭回采时需要重点解决的问题[1]。为此，众多的研究学者对回撤通道围岩支护展开研究，其中贾成刚[2]针对复杂地质条件下大采高工作面回撤通围岩支护困难问题，提出采用锚网索、工字钢以及挑棚相结合的支护技术对围岩进行控制；范冬阁[3]对预掘单回撤通道、预掘双回撤通道以及无预掘回撤通道情况下围岩变形特点进行分析，并根据采面实际情况提出采用预掘单回撤通道方式确保采面综采设备可快速回撤。文中就依据上述众多的研究成果并以山西某矿3056地质条件为工程背景，对回撤通道支护设计进行优化，确保了回撤通道围岩稳定。

1 3506综采工作面工程概况

3506综采工作面位于3采区，回采的5号煤层埋深平均460 m，厚度在4.6~7.3 m，平均6.5 m，采面采用大采高回采工艺，一次开采厚度为6.5 m。5号煤直接顶泥岩，基本顶细砂岩，直接底泥岩，基本底为裂隙发育的砂质泥岩。3506综采工作面现推进至距离停采线65 m位置，为了降低采面采动对动压并降低回撤通道围岩支护难度，在采面距离停采线35 m位置将采面高度降低至5.0 m。

为了确保回撤巷道围岩稳定，提出使用分步掘进回撤巷道，即在采面与停采线相距一定距离后采面暂时停止回采，采用综掘机沿着先掘进回撤巷道上半部分，回撤巷道下部分采用采煤机进行掘进。使用综掘机提高回撤通道掘进效率同时由于预先掘进的上分层回撤通道断面相对较小，可显著降低回撤通道围岩控制难度。具体采用的分布掘进回撤巷道方式见图1所示。

图1 分步掘进回撤巷道示意图

2 回撤巷道支护优化

采取分步掘进回撤巷道方式本质上是降低回撤巷道断面，从而降低采面采动动压对回撤通道围岩控制影响[4]。为了提高回撤巷道围岩控制，提出采用单体支柱+工字钢组成临时支护，采用锚网索（梯）构成永久支护。综掘机掘进完成后即采用单体支柱对巷道顶板进行控制，巷道支护不会给掘进工作高效开展带来不利影响，在设备检修班再施工顶板以及巷帮支护，通过临时支护、永久支护相互配合，不仅实现提高回撤巷道掘进效率而且可起到较好的围岩控制效果。

采用综掘机掘进回撤通道上层时，顶板采用单体支柱+工字钢按照“一梁三柱”方式构成临时支护，对回撤通道围岩进行控制。采用液压支架配合双销梁（长度2.0 m），DW-3.5单体紧随着掘进迎头进行临时支护。顶板永久支护则使用锚网索（梯）支护，顶板布置5排树脂锚杆（规格Φ22 mm×2 400 mm），布置的间排距分别为800 mm、900 mm。在靠近煤壁侧顶板锚杆布置15°外插角。对回撤通道顶板沿采面倾斜方向每间隔900 mm布置1排钢筋梯（长度3.6 m）。顶板支护采用的锚索为270K钢绞线（规格Φ21.6 mm×6 000 mm），锚索在两排锚杆间并按照2 000 mm×2 700 mm间排距布置。

回撤巷道巷帮采用锚杆、锚网支护。锚杆为螺纹钢锚杆（规格Φ20 mm×2 000 mm），配套使用规格200 mm×300 mm×50 mm木托盘进行支护。巷帮锚杆共布置3排，最上排锚杆位于顶板下方300 mm位置且有30°仰角，中排以及下排锚杆与上排锚杆间距分别为900 mm、1 800 mm且均垂直煤壁布置。巷帮锚杆排距均为900 mm。

回撤巷道使用采煤机对底板进行刷扩后，采用螺纹钢锚杆（Φ20 mm×2 000 mm）支护煤壁。