應力區(qū)綜采工作面快速回撤工藝研究

石 凱

（晉能控股煤業(yè)集團白洞礦業(yè)公司， 山西 大同 037031）

引言

綜采工作面回采到位后需在設計位置布置回撤通道，并對工作面內所有機電設備進行有序回撤。受地質構造、采空區(qū)等影響，當回撤通道布置在應力區(qū)時，回撤通道圍巖受應力破壞嚴重，圍巖穩(wěn)定性差，同時對于綜合機械化回采面，由于工作面內機電設備布置數量多、分布范圍廣，若不采取合理有效的快速回撤工藝，不僅降低了工作面回撤效率，增加了設備故障率，而且增加了回撤周期，嚴重威脅著工作面后期快速回撤。

1 8113 工作面概述

8113 工作面長度為151 m，回采可采長度為1 400 m，工作面回采煤層為石炭系5 號煤層，煤層平均厚度為9.05 m，平均傾角為8°，煤層普遍有3－8層夾石，夾石厚一般為0.10～0.30 m，夾石斷斷續(xù)續(xù)，不穩(wěn)定。工作面采用走向長壁后退式綜采低位放頂煤采煤法，采用一刀一放開采模式，多輪間隔順序放煤，即粗放、細放、精放三大步驟，采空區(qū)頂板采用全部垮落法管理；工作面根據所選液壓支架的支撐高度、工作面煤層厚度以及采煤機的最大采高等因素綜合考慮，最終確定工作面留頂見底開采，采高為3.2 m。

8113 工作面回采期間工作面內共計安裝104架支架，其中ZTZ20000/23/40 型端頭支架1 架，ZFG10450/26/40 型過渡支架7 架，ZF12000/23/35 型中間支架96 架，采用MG400/930-WD 型雙滾筒采煤機，本面采用前部刮板運輸機型號為SGZ800/800，后部刮板運輸機型號為SGZ1000/1400。截止目前8113 工作面已回采到位，且其回撤通道已施工到位[1-2]。

2 回撤通道安全支護技術

2.1 回撤通道支護設計及現(xiàn)狀

2.1.1 回撤通道支護設計

8113 工作面回撤通道長度為151 m，通道高度為3.2 m，寬度為4.0 m，回撤通道頂板及煤壁主要采用錨桿、鋼帶、金屬網聯(lián)合支護，頂板采用的鋼帶為W 型鋼帶，長度為4.8 m，每根鋼帶配套5 根錨桿，錨桿長度為2.5 m，直徑為22 mm，錨桿布置間距為1.0 m，鋼帶沿工作面傾向布置，相鄰兩根鋼帶疊加一根錨桿布置，鋼帶布置排距為1.0 m；工作面煤壁采用單錨桿支護，錨桿長度為2.0 m，直徑為20 mm，錨桿布置間排距為1.0 m，錨桿外露端安裝一根長度為0.45 mW 型鋼帶。

2.1.2 支護現(xiàn)狀

8113 工作面回撤通道布置在里程牌1 198 m處，回撤通道施工期間在45 號-87 號支架前方揭露一條F4 斷層，斷層落差為1.9 m，傾角為47°，在施工期間回撤通道區(qū)域頂板及煤壁出現(xiàn)局部破碎現(xiàn)象，回撤通道施工7 d 后斷層區(qū)頂板出現(xiàn)離層、下沉，最大下沉量為0.45 m 且伴隨著頂板斷裂，原頂板鋼帶在應力作用下出現(xiàn)嚴重變形現(xiàn)象，局部錨桿支護失效。

2.2 回撤通道加強支護設計

為了防止回撤通道頂板出現(xiàn)冒漏事故，保證工作面后期安全快速回撤，決定對斷層區(qū)頂板采用“注漿+施工錨索吊棚”聯(lián)合支護。

1）注漿加固：回撤通道施工完后在45～87 號支架前方頂板施工兩排注漿鉆孔，鉆孔與頂板成60°夾角布置，鉆孔深度為4.0 m，直徑為45 mm，鉆孔布置間距為5.0 m，布置排距為2.5 m；鉆孔施工完后對鉆孔內進行注漿施工，注漿液采用馬麗散漿液，單孔注漿量為45 kg，注漿壓力為1.5 MPa，注漿完成后及時對注漿鉆孔進行封堵。

2）錨索吊棚施工：斷層區(qū)頂板注漿加固后，對頂板施工縱向錨索吊棚，錨索吊棚垂直工作面煤壁布置，錨索吊棚長度為3.5 m，每架吊棚由3 根長度為8.3 m 長錨索起吊，吊棚布置排距為2.0 m，頂板共計施工35 架。

3 工作面快速回撤工藝

3.1 工作面回撤順序

為了提高工作面回撤效率，必須對工作面設備回撤順序進行優(yōu)化，通過技術研究，決定對運輸順槽設備（帶式輸送機、轉載機、破碎機、設備串車）與工作面采煤機、刮板輸送機同步回撤；在回撤運輸順槽，設備施工人員同時在采煤機拆卸硐室內及時對采煤機滾筒、電纜以及刮板輸送機進行拆卸，工作面內設備拆卸后就地擺放；當運輸順槽內設備拆卸且運輸完后，在機頭硐室內安裝一部回柱絞車；利用雙向叉車對工作面刮板輸送機及采煤機進行搬運。

3.2 液壓支架回撤

待工作面及運輸順槽內機電設備回撤結束后，最后回撤工作面液壓支架。采取合理有效的液壓支架回撤工序對于工作面回撤安全具有重要意義。白洞礦通過研究決定采用雙架掩護后退式支架回撤工藝[3-5]。

1）待工作面內刮板輸送機、采煤機全部回撤完后，分別在機頭、機尾硐室內以及工作面中部安裝三臺無極雙向絞車。

2）支架從尾部向頭部后退式撤架，首先采用工作面中部絞車將尾部104 號、103 號支架拉至回撤通道并調向，調向后支架與回撤通道平行布置，將該兩架支架作為掩護支架，如圖1 所示。

圖1 8113 工作面液壓支架回撤平面示意圖

3）掩護支架形成后開始回撤工作面內液壓支架，首先采用工作面中部絞車將102 號支架拉至回撤通道，然后利用頭部絞車對支架進行調架，最后利用支架叉車將102 號支架運出工作面；支架運出后及時將兩架掩護支架前移，前移步距為1.75 m。

4）工作面液壓支架全部回撤結束后，由于掩護支架在前移過程中，支架后方與采空區(qū)形成三角區(qū)域，若不及時支護很容易發(fā)生垮落事故；所以對掩護支架后方的三角區(qū)域采用單體柱與木垛聯(lián)合支護，單體柱支設兩排，排距為1.5 m，間距為1.0 m，木垛支設一排，布置間距為5.0 m，木垛支設在距采空區(qū)側1.5 m 處。

4 應用效果

白洞煤礦對8113 工作面特殊地質條件的回撤通道采取聯(lián)合支護技術后，工作面在后期回撤過程中回撤通道頂板未出現(xiàn)冒漏、破碎現(xiàn)象，大大提高了回撤通道頂板穩(wěn)定性；同時對工作面內機電設備采取合理有效的回撤方案后，通過與已回撤結束的8112、8110 工作面相比，回撤周期縮短了5 d，提高了回撤安全系數，取得了顯著應用成效。