采煤工作面撤面支护技术研究

何葛 杨秀雷

【摘要】为了研究长城六矿1301N工作面安全回撤技术，采用经验值、理论推理等方法对比，确定支架前方最佳端面距，根据支护设计优化确定倾向锚网带加走向锚索的支护方案，通过现场施工总结了回撤通道施工过程中的关键点，为优化回撤通道支护参数提供了实践和理论依据。

【关键词】采煤工作面撤面支护  顶板支护  支护设计

【正文】

1.工作面概况

1301N工作面位于长城六矿一采区北翼，工作面走向长889m，倾斜宽平均为217m，采用走向长壁后退式采煤法，一次采全高，全部垮落法管理顶板。采煤工艺为综合机械化采煤，采用ZY6800/20/40D型掩护式液压支架支护顶板。

2.煤层及顶底板情况

3煤层顶板由下向上依次为砂质泥岩、细砂岩，厚度分别为 5.8m、12m。其中砂质泥岩深灰色，灰黑色，粉砂泥质结构，厚层状构造，主要成份为泥质物，粉砂占25%左右;细砂岩灰白色，中细砂粒状结构，厚层状构造，主要成份为石英，层面白云母富集，含有泥质条带。根据下巷及上巷实际揭露，煤层顶板局部存在含泥岩伪顶，厚度0.20～0.60m，平均厚度0.40m，易随开采冒落。

3煤层直接底板为粉砂岩，厚度为 2.6m 左右;粉砂岩，灰色、深灰色， 含少量植物化石碎片，夹薄层细砂岩条带，局部有水平层状层理。粉砂岩（泥岩）坚固性系数为5～6，炭质泥岩坚固性系数为4～5。

撤面通道宽度设计

3.1根据管理规定测算

《综采工作面设备安装、撤除管理规定》中端面距的确定相关规定如下：

支架到位后，顶板条件破碎、有台阶等等情况时，按照以下条件准备：最大支护高度小于3m的掩护式液压支架顶梁前端至煤壁的端面距不小于支架底座箱长度1.2倍;最大支护高度大于3m的掩护式液压支架顶梁前端至煤壁的端面距不小于支架底座箱长度的1.4倍;放顶煤支架顶梁前端至煤壁的端面距不小于支架底座箱长度的1.6倍。顶板条件好或使用多个掩护架及多通道撤除等特殊工艺撤面时，端面距由专业化公司和矿方共同确定。

端面距测算值：

ZY6800/20/40型液压支架（端头架）：端面距3750mm;

3.2按机械化撤除方案测算

1.测算标准：机械化撤除敷设重轨，轨距2100mm，回撤调向平台宽度2500mm，支架底座与回撤调向平台保留200mm安全间隙。垂直煤壁将支架底座中心拖至回撤调向平台中心，旋转90°后，向上牵引撤除支架（未考虑上部支架对回撤支架运输影响）。

2.端面距测算值：

ZY6800/20/40型液压支架：端面距3320mm;

3.3施工单位经验值

ZY6800/20/40型液压支架：端面距3500mm;

综合分析按照撤面通道最大值支架前方端面距3750mm进行计算。

4.撤面通道顶板支护设计

1301N撤面通道断面为矩形，采用锚网带支护，断面为净宽×中净高=3.75m×3.0m。

附：撤面通道顶板支护图

4.1支护方式

4.1.1临时支护：

人员站在安全地点，首先用长度不低于2.5m的专用工具由外向里进行“敲帮问顶”，处理悬矸危岩，执行《煤矿安全技术操作规程》掘进部分锚杆支护工有关规定。煤机割煤后每组施工人员间距10m。首先使用全螺纹式玻璃纤维树脂锚杆增强塑料杆体 MSGL–20×2000F 托住敷设的菱形金属网支护好施工段顶板，帮部打设二根全螺纹式树脂锚杆间距2.5m。顶板下来1.5m打设第一根全螺纹式玻璃纤维树脂锚杆，地板起来0.3m打设第二根全螺纹式玻璃纤维树脂锚杆。当支架停止前移或护帮板护不到煤壁子时，使用全螺纹式树脂锚杆护紧煤壁。人员在临时支护的掩护下进行永久支护施工。

4.1.2永久支护：

采用梯形断面锚网带支护，具体参数见支护设计。

4.1.3支护设计

1、按悬吊理论计算锚杆参数（按最大断面计算）：

（1）锚杆长度L=L1+L2+L3

式中

L1：锚杆外露长度，一般取0.10m;

L2：锚杆有效长度，m;

L3：锚杆锚固长度，取0.7m。

取9煤硬度系数f=3，

L2=B/2f=5.4/6=0.9（m）

L=L1+L2+L3=1.7m

结合《掘进技术管理规定》，L长度大于1.73米能满足支护要求，取2.4m，即L=2.4m。

（2）锚杆直径

根据杆体承载力与锚固力等强原则计算杆体直径D：

D=35.25×

D煤体=16.11

D岩石=21.95

式中

Q：由拉拔试验确定的锚固力（kN），岩石中取130kN、煤体中取70kN;

σt：桿体材料的抗拉强度（MPa），等强螺纹钢式树脂锚杆要求σt≥335MPa。

根据计算取锚杆直径D=22mm。

（3）锚杆间排距

根据每根锚杆悬吊的岩重，计算锚杆的间排距e、i（m），通常按锚杆等距排列：

e=i=

式中

K：锚杆安全系数，一般取1.5-2.0，取K=2;

γ：岩体容重，kN/m³。

e煤体= =1.38m

e岩石= =1.89m

锚杆间排距取1000×1200mm。

通过以上计算及《掘进技术管理规定》要求，采用“锚网带”支护。1-1断面采用直径22mm、长度2400mm的金属全螺纹钢等强锚杆，顶板及两帮锚杆间排距按1000×1200mm布置。

3、按《煤层巷道围岩分类结果及合理支护技术选择》中分类结果采用类比法进行选择套用，断面选择以下支护方法：

顶板支护方式：金属全螺纹钢等强锚杆+菱形网+W钢带（5眼）。

4、当顶板破碎时，使用锚索加强支护，锚索选用直径17.8mm、长度6.5m的钢绞线。间排距2.4m×2.0m布置，锚索布置在两排锚杆中间位置，同时缩小锚杆间排距至1000×1000mm。

5.施工方案：

5.1工作面距停采线17m开始铺金属网，顶板铺双层金属网至第一排锚带网支护处，第一排锚带网支护处至停采线顶板铺单层金属网。停采时，煤壁挂单层金属网至底板。

5.2距停采位置7.2m并且采空区内菱形网必须垂至于底板时，开始进行锚带网支护。顶板采用7排锚网带、3排锚索配锚索盘联合支护的方法支护，锚杆采用五花布置;1-4排钢带排距1200mm，锚杆间距为1000mm，4-7排钢带排距1100mm，锚杆的间距为1000mm。第4排锚杆打设完毕后，按设计位置距停采线3050mm打设第1排锚索，第5排锚杆打设完毕后，按设计位置距停采线1950mm打设第2排锚索，第6排锚杆打设完毕后，按设计位置距停采线850mm打设第3排锚索，三排锚索五花布置，第1、3排锚索间距3000mm（錨索规格Φ21.8。第2排锚索间距6000mm。

5.3煤壁支护：顶板锚杆、锚索全部打设完毕后，煤壁侧打设3排护帮锚杆（Φ22×L2400mm右旋树脂锚杆），第1排护帮锚杆距顶板300mm，第2排钢带距顶板1800mm，底排护帮锚杆距顶板3300mm，即锚杆排距为1500mm，每排护帮锚杆沿倾斜间距均2000mm。采用Φ22×L2400mm右旋树脂锚杆配W钢带（规格为340×280mm×3mm）。

6.结论

6.1采用7排锚网带、3排锚索配锚索盘联合支护的方法进行顶板支护，设备回撤过程中，在上端头一下80-90m范围内出现了宽度20mm、长度6000mm的裂缝，应在锚索支护基础上走向布置桁架梁结构，形成走向桁架梁与倾向锚网带组成的联合支护形式。

6.2工作面临近停采线时，对采空区强制放顶，消除悬顶，减少工作面顶板压力。

参考文献：

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