矿井破碎围岩预掘回撤通道围岩支护技术探析

张跃丰

（晋能控股煤业集团侯甲煤矿，山西晋城048105）

由于逐渐提升的煤炭开采技术与推广使用先进的综采设备，就会提高煤炭的生产效率和生产的安全性。在煤炭生产期间，最主要的步骤就是回撤综采设备，除小型、较轻综采设备不困扰回撤外，别的综采设备都会影响设备回撤。一些矿井经过使用预掘回撤通道的手段来将回撤综采设备的效率提高，可在支护回撤通道围岩时，会有采动扰动对其支护有影响，就增大了围岩的变形量，乃至有垮落出现在顶板，尤其是有破碎出现在回撤通道的顶板时，就会增加围岩控制的困难程度。因此，不少学者开始研究回撤通道围岩的控制技术，还将很多支护围岩的措施给提出了，这些措施包括架棚支护、锚网索支护、围岩注浆、等压让压、弱化顶板等，并以此为依据来开展回撤通道的支护工作，在本文中，将山西某矿30903综采工作面的回撤通道支护当作工程背景，来分析回撤通道围岩支护技术且围岩是破碎的。

1 简述工程状况

在开采山西某矿时，所开采的煤层是9 号煤层，煤层的厚度是3.05m，具有比较稳定的赋存，其埋深度是420m。在工作面中，其推进、倾斜长度分别是420m、279.8m。综采开采工艺使用到煤炭中，平均采高是2.9m。在9 号煤层的顶底板中，最主要的就是泥岩、细粒砂岩、砂质泥岩，图1 就是9 号煤层顶底板的岩性图。将支撑高度、工作阻力分别是2.5～5.0m、11000kN的ZY11000/25/50D 液压支架使用到采面中，进行实现护顶，将规格是ZTY11000/25/50D的掩护式支架使用到采面的机尾与机头处来护顶，将型号是ZYG11000/25/50D的过渡支架安排到采面的端头，且数量是2台。由于要将其回撤综采设备的效率提高，将预掘回撤通道自停采线处开始给提出来了。

图1 9号煤项底板岩性

由于该区域的地质结构对停采线处的影响，就会有裂隙发育到该煤层顶板的砂质泥岩、泥岩中，一些地方的煤岩体发生破碎，降低了稳定性，对控制预掘回撤通道围岩有很大影响。

2 回撤通道围岩支护的方式

2.1 永久支护的构成

（1）锚网索支护。当30903工作面距离停采线大于300m 时，EBZ260 综掘机就可以对回撤通道进行掘进，在设计回撤通道时，其净宽是为5000mm，净高是2900mm，当结束掘进之后，可以使用锚网索来对围岩进行支护。图2就是锚网索布置断面图。在支护时，会使用D20mm×2400mm 锚杆与D17.8mm×6300mm 锚索。将锚杆布置到采面两边的巷帮上，且锚杆数量是8根，每边各4根。将规格是800mm×800mm的玻璃钢锚杆布置到采面帮，上锚索与下锚索距离底板与顶板250mm；煤柱帮一共有5 根锚杆，上部与下部分别是3根、2 根，对应间距分别是900mm、600mm，相邻排之间的距离是800mm。将螺纹钢锚杆使用到顶板中，相邻排之间的距离都是1100mm，将锚索布置到中部，且相邻排之间的距离是2200mm×2200mm。将金属网铺设到全断面上，这样可以将支护回撤通道外表岩体的强度增强。

图2 锚网索布置断面图(单位：mm)

（2）将浆注到顶板。因为区域构造对回撤通道围岩的影响，就会发育裂隙并且个别地方围岩有破碎发生，由于将围岩支护的成效增加与围岩的变形量降低，就要注浆到回撤通道的顶板，且注浆是全断面的。在对注浆的浆液进行选择时，可以选择波雷因，将注浆钻孔布置到巷道顶板中，且相邻注浆钻孔之间的距离是2000mm，数量是3根，且钻孔孔深都是4000mm，在巷道的中线处布置中部钻孔，中线和两边的注浆钻孔的距离都是2000mm；且注浆压力都是3～4MPa。经过注浆到顶板破碎的岩体与裂隙发育，就可以促进浆液的扩展，使岩体所具有的整体性提高，与此同时，配合着之前巷道支护，就可以使顶板下沉得到控制。

2.2 加固补强回撤通道

当30903工作面距离回撤通道在50m以下时，回撤通道围岩会被超前支承压力不断作用，就会有巷帮收敛较严重、底鼓与顶板下沉等问题需要回撤通道所面对。因此，就提出将ZZ18000/25/50垛式液压支架来加固回撤通道顶板，图3就是具体布置图。相邻垛式液压支架之间的距离是0.6m，与回撤通道距离最近的垛式支架和煤柱帮、采面帮的距离分别是0.6m、0.5m。与回撤通道轴的方向相同，和垛式支架有6.0m的距离。

图3 垛式液压支架布置断面图(单位：m)

3 回撤通道围岩的支护效果

当未采采面时，就具体状况采取相应的措施，防止采面和回撤通道有错台出现，将综采设备回撤效率与安全性提高。在采面与回撤通道的距离小于30m 时，在采面每向前推进10m就要对采面高度与回撤通道进行1次测定，并按照测定高度的结果来对开采高度进行调节，且所使用的方式是抬刀或卧刀；在开采采面时，要监测来压状况，并使用等压、让压等方法来防止回撤通道和采面交汇时有来压出现，将回撤通道围岩控制所受矿压的影响降低。在对该工作面进行开采时，周期性的来压的步距一般在13～17m 范围中，等采面一直回采到距离回撤通道12m时，将等压使用到停采，还要将网挂在顶板上；等完成挂网并且有垮落出现在其顶板之后，就会迅速将采面推进还要贯通回撤通道。

当将垛式支架安装到回撤通道之后，将测点布置到支架之后，且是3部相邻的支架，监测垛式支架的立柱高度，经过对监测时间段内垛式支架的立柱高度的差值进行比较，就可以监测顶板的下沉量。图4就是回撤通道顶板下沉监测结果。

图4 回撤通道顶板下沉监测结果

自图4 能够得知，其顶板下沉量一般被控制到200～400mm 范围中，当回撤通道和采面的距离小于2m时，其下沉量是5.5～7.8cm/d；在回撤通道和采面贯通之后，其下沉速度下降，最开始贯通与贯通后第6d的顶板下沉速度分别是3.1cm/d、0.7cm/d。

4 结束语

预掘回撤通道方式的应用，可以提供更多的空间来回撤综采设备，将回撤时的时间损耗降低。由于区域地质结构对该工作面的影响，就会有破碎出现在回撤通道顶板中，由于采动所带来的影响，就会有垮落、顶板下沉等问题出现。在本文中，将永久支护提出来了，且永久支护就是注浆+锚网索方式，可以在掘进回撤通道之后对围岩的变形量进行控制；垛式液压支架的应用，可以补强回撤通道，这样就可以使回撤通道的变形量降低。按照回撤通道实现状况，就设计了垛式液压支架、永久支护方案的布置。在实际使用之后，在采面和回撤通道贯通时，顶板下沉量一般被控制到200～400mm范围中，整体的下沉量不大，使回撤综采设备的效率提高。