综采工作面应力区回撤通道安全支护技术

詹虎荣

（山西新景矿煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000）

1 15028 综放工作面概况

15028 综放工作面井下位于丈八一区东南部，东为矿界，南为15029 工作面（正掘），西隔采区巷道为15009 工作面（未掘），北为80204 工作面（已采）。工作面上方3 号煤大部已采、6 号煤局部已采，8 号煤、9号煤、12 号煤、13 号煤未采。

15028 综放工作面走向长1 030 m、倾斜长196 m，面积201 880 m2。工作面所采15 号煤层赋存较稳定，结构复杂，属中灰、低硫、低磷、高发热量的优质无烟煤，煤层以亮煤、镜煤为主，内生裂隙发育，含少量黄铁矿结核。本工作面煤层总厚5.57～7.81 m，平均厚度6.66 m；煤层倾角3°～14°，平均倾角8°；可采指数1；变异系数11.98%；储存稳定。

15028 工作面老顶为10.07 m 的深灰色石灰岩，夹2～3 层灰黑色泥岩，含腕足类动物化石，裂隙内充填方解石脉，俗称四节石灰岩；直接顶为2.78 m 的灰黑色泥岩，含植物化石，底部碳质增多；直接底为4.93 m的灰黑色砂质泥岩，含黄铁矿结核和植物化石；老底为7.59 m 的灰白色中粒砂岩，含黑色矿物、云母，泥质胶结，有时相变为砂质泥岩。

15028 工作面于2021 年8 月12 日施工到位，8 月15 日早班开始施工回撤通道，回撤通道长度为196 m、宽度为4.0 m、高度为3.5 m，回撤通道采用采煤机施工，截止8 月17 日早班回撤通道已施工1.5 m。

2 回撤通道施工现状及问题分析

2.1 回撤通道施工现状

2.1.1 支护现状

15028 工作面回撤通道初步设计顶板采用回风巷W 钢带+经纬网+Φ20 mm×2 400 mm 螺纹钢锚杆联合支护，采用Φ21.6 mm×6 200 mm 锚索进行补强支护。两帮采用Φ20 mm×2 000 mm 麻花锚杆+菱形网+花式托板支护，采用Φ17.8 mm×5 200 mm 锚索进行补强支护。具体支护方式如下：

1）W 型钢带长度为4.8 m，钢带上布置5 个支护孔，孔间距为1.1 m，钢带宽度为0.25 m，W 型钢带与锚杆配合使用，锚杆长度为2.0 m，锚杆采用反麻花式，每根锚杆采用一支MSK23/35 型锚固剂进行锚固。W 型钢带布置排距为1.0 m，回撤通道顶板设计布置5 排，第一排施工在距之间前方0.3 m 处[1]。

2）顶板共计布置两排单锚索，锚索长度为5.2 m、直径为17.8 mm，锚索布置在两排钢带之间，单锚索布置间距为3.0 m，锚索采用一支MSK23/35 型和一支MSK23/60 型锚固剂锚固。

3）巷帮采用单锚杆支护，锚杆长度为2.0 m、直径为20 mm，共计布置3 排锚杆，锚杆布置排距为1.2 m、间距为1.5 m。

2.1.2 掘进现状

15028 工作面回撤通道在掘进过程中位于回风顺槽侧揭露一条F5 正断层，断层从75 号支架向回风顺槽侧延伸，断层与回撤通道布置夹角为47°，回撤通道在施工过程中受断层等影响，顶板、煤壁出现严重应力显现现象，主要表现在回撤通道顶板破碎严重，煤壁片帮等，导致原顶板支护失效严重。

2.2 回撤通道围岩破碎机理

1）集中应力影响：15028 工作面回撤通道北部为80204 工作面，回撤通道在施工期间受F5 正断层以及邻近采空区集中影响，围岩破碎严重，出现卸压破坏作用。

2）围岩稳定性差：15028 工作面回撤通道沿15号煤层底板进行施工，预留顶煤厚度为2.9 m，煤层稳定性差，顶煤在采动影响下承载能力降低，顶煤出现裂隙发育。

3）支护强度低：原回撤通道顶板采用W 型钢带支护截面积小，且支护强度低易出现断裂现象，顶板锚杆长度为2.5 m，锚杆锚固段位于顶煤裂隙带内，锚杆支护失效率高[2]。

3 回撤通道安全支护技术应用

3.1 锚杆钢带支护优化

1）顶板锚杆优化：为了保证顶板锚杆锚固在稳定岩体内，决定对原顶板锚杆进行优化，优化后的锚杆长度为3.5 m、直径为22 mm，锚杆杆体最大屈服强度为455 MPa，每根锚杆采用一支MSK23/35 型和一支MSK23/60 型锚固剂进行锚固，锚固力为190 kN，预紧力400 N·m。

2）钢带优化：为了提高钢带支护面积以及支护强度，将原来顶板采用的W 型钢带优化为JW 型钢带，钢带宽度为0.28 m、厚度为4 mm，钢带横截面呈JW型，钢带最大抗压强度为380 MPa，与传统W 型钢带相比，JW 型钢带在支护时不会对破碎顶板产生切顶破坏作用。

3.2 组合锚索支护

为了提高锚索支护质量，解决传统锚索支护时支护长度有限、支护质量差等技术难题，决定对原顶板单锚索支护进行优化，采用组合锚索支护[3]。

15028 工作面回撤通道施工的组合锚索主要由恒阻锚索以及组合托板组成，每组组合锚索由3 种不同规格的组合锚索，分别为长度为6.3 m、直径为21.8 mm 锚索，长度为8.3 m、直径为21.8 mm 锚索、以及长度为10.3 m、直径为21.8 mm 锚索；组合托板长度及宽度为0.5 m，托板上布置3 个直径为30 mm 锚索支护孔。

回撤通道顶板施工两排组合锚索，第一排组合锚索施工在第一排与第二排JW 型钢带之间，组合锚索布置间距为3.0 m，相邻两排组合锚索布置间距为2.0 m，且两排组合锚索交错布置，错距为1.5 m。

3.3 梯形棚支护

为了提高回撤通道钢带之间联动支护作用，在回撤通道顶板施工梯形棚进行加强支护。

施工的梯形棚长度为3.5 m、宽度为0.5 m，梯形棚主要由圆钢梯形梁和恒阻锚索组成；每架梯形梁由5 根长度为3.5 m 圆钢焊制而成，梯形梁上预留两个锚索支护孔，孔间距为2.0 m，锚索长度为6.0 m、直径为17.8 mm。

梯形棚回撤通道垂直布置，如图1 所示，梯形棚布置间距为5.0 m，两根锚索分别施工在相邻两排钢带之间。

图1 优化后15028 工作面回撤通道支护示意图（单位：mm）

3.4 L 型钢带支护

通过现场观察发现，回撤通道在施工过程中煤壁片帮主要原因之一是煤壁与顶板之间三角煤柱破碎、垮落，所以为了防止回撤通道施工完后回撤通道煤壁垮落，决定在煤壁与顶板之间施工L 型钢带进行加固。

L 型钢带采用W 型钢带焊制而成，呈L 形，长边长为1.0 m、短边长为1.5 m，钢带上布置3 个锚杆支护孔，分别布置在长短边以及角上，L 型钢带布置时短边布置在顶板上，长边布置在巷帮上。L 型钢带布置排距为1.5 m，L 型钢带安装时采用长度为2.0 m、直径为20 mm 的左旋无纵筋螺纹钢锚杆进行固定。

4 结语

2021 年8 月29 日15028 工作面回撤通道已施工到位，通过对回撤通道支护进行优化后，在后期施工过程中回撤通道围岩未出现破碎变形现象，实践证明：回撤通道支护优化后能够对集中应力区围岩进行有效控制维护，达到了预期支护效果，取得了显著应用成效。