收尾通道支护优化设计分析

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1概述

霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿302工作面位于井田830水平，工作面东为井田边界，西为830南翼系统大巷，南为304工作面（未采），北为210工作面采空区；工作面回采煤层为9#煤层，平均厚度为3.1m。302工作面设计走向长度为1875m，倾向长度为220m，截止2018年6月302工作面已回采结束，为了便于工作面设备搬家回撤，需在工作面施工一条收尾通道，通道设计断面规格为宽×高=3.5×3.0,其中基本顶主要为炭质泥岩，平均厚度为1.5m，基本顶为砂岩，平均厚度为11.4m。初步设计中，302收尾通道顶板采用液压支架上方铺设塑编网、半圆木以及π型梁进行支护，煤壁采用支设贴帮柱进行支护；收尾扩通道时，使用采煤机分段往返割煤，重复升降架上梁、窜梁，直到通道宽度达到3.5m后，在煤壁侧π型梁下支设单体柱。采用该种方式支护，工序较为复杂，分段扩通道时，空顶面积大，空顶时间长，不仅抬运单体柱、π型梁等支护材料劳动强度大，并且频繁升降支架，易造成顶板离层松动，给安全生产带来了更多的不安全因素。为了简化扩通道支护工序，降低施工人员劳动强度，小峪煤矿通过技术研究，对302收尾通道原支护设计进行优化。

2302工作面收尾通道支护优化设计

2.1收尾通道顶板支护优化。为了防止一次性形成收尾通道，造成顶板空顶面积大，导致顶板破碎、冒落现象，决定采用采煤机分次分段割煤，单刀割煤深度为0.75m，采煤机割煤50m后，对已扩通道部分顶板采取“JW型钢带+组合锚索+锚索吊棚”联合支护。（1）锚索吊棚支护：302工作面收尾通道顶板施工一排走向锚索吊棚，锚索吊棚主要由一根11#工字钢梁及两根锚索组成，工字钢梁长度为3.2m，宽度为110mm，钢梁上焊制两个直径为35mm圆孔，孔间距为1.75m；锚索长度为8.0m，直径为17.8mm，吊棚施工在支架顶梁前方0.15m处，每两个支架前方施工一架锚索吊棚。（2）JW型钢带支护：302收尾通道顶板共计布置三排“JW”型钢带，钢带规格为长×宽×厚=4.8×0.28×0.004m，钢带采用锚杆进行固定，每根钢带5根左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆长度为2.5m，直径为22mm；JW型钢带与顶梁平行布置，允许偏角为±2°，钢带排距为1.0m，为了提高钢带间联锁保护作用，同一排相邻两根钢带叠加布置，相邻两排钢带台阶式布置，如图1所示。图1302工作面收尾通道联合支护平面示意图（1）组合锚索支护：收尾通道共计施工一排组合锚索，且施工在第二排与第三排钢带中间，如图2所示，组合锚索主要由一块钢托板及三根恒阻锚索组成，托板规格为长×宽=0.4×0.4m，托板上焊制三个圆孔，恒阻锚索长度为8.0m，直径为21.6mm，组合锚索间距为3.0m。2.2收尾通道煤壁支护。为了防止煤壁片帮，提高煤壁稳定性，决定对煤壁施工“迈步式”桁架锚索支护。（1）收尾通道煤壁共计施工3排桁架锚索支护，锚索采用长度为3.0m，直径为17.8mm预应力钢绞线，第一排单锚索施工在距顶板0.5m，锚索垂直煤壁布置，锚索外露长度控制在0.2m以内，在相邻两根锚索之间安装两根长度为0.8m，直径为20mm圆钢托杆，并采用双向张拉器进行预紧，保证托杆与煤壁接触严实。桁架锚索间距为1.5m，排距为1.0m。（2）为了提高桁架支护效果，煤壁三排桁架支护采取“迈步式”布置，即第二排单锚索在水平方向上滞后第一排0.75m布置，第三排与第一排布置方式相同。2.3优化后支护优点。1）简化了原有扩通道支护工序，减少单体柱、木料、π型梁的使用数量，降低扩通道期间物料运送劳动强度。2）优化设计后302工作面收尾通道顶板支护由原被动支护变为主动支护，提高了支护性能，同时实现了扩通道期间顶板及时支护，解决了原施工工艺中一次性形成收尾通道时空顶面积大的技术难题，缩短了收尾通道空顶时间，防止了顶板离层、下沉现象；同时煤壁采用迈步式锚索支护，支护强度增大，防止煤壁贴帮柱改柱时，煤壁片帮，减小通道有效断面，防止了煤壁皮帮造成顶板空顶距加大。3）通道支护一次成型，与传统支护相比，降低了后期维护工作量及支护费用投入，如单体柱循环注液、更换漏液单体柱、整改退山及憋帮单体柱等工作。4）收尾通道采取联合支护后，增加了工作面设备回撤时利用空间，如支架调架作业等；同时可在端头处安装三台掩护式支架支护迎头顶板，提高了顶板支护强度，保证了设备回撤安全。5）针对采煤工作面储量小的煤矿，设备拆安频繁的特点，该收尾通道联合支护技术为提高综采工作面拆除工效提供了一种有效的方法和思路，为矿井采掘正常接替奠定了良好基础。

3结束语

霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司针对采工作面收尾通道传统支护设计时，支护强度、空顶面积大、劳动强度大等难题，通过技术研究对传统支护设计进行优化，提出了“JW型钢带+组合锚索+锚索吊棚”顶板联合支护设计，以及巷帮“迈步式”单锚索支护设计，并在302工作面收尾通道中进行应用，通过应用效果来看，该联合支护提高了顶板稳定性，工作面在后期回撤期间未出现顶板破碎、冒落现象，加快了工作面回撤速度，与传统支护设计相比，可缩短回撤周期达7d，降低劳动成本费用达3.5万元，取得了显著经济、安全效益。

参考文献：

[1]闫帅.复杂条件下工作面快速回撤施工工艺研究[J].江西煤炭科技，2019（02）：61-63.

[2]赵辉.综采工作面回撤通道顶板控制技术[J].内蒙古煤炭经济.2019（05）：133-134.

[3]毕志勇.综采工作面末采及回撤通道施工技术研究[J].山东煤炭科技.2018（12）：36-38.

作者:成斐斐 单位:霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司运销分公司