工作面末采支护技术研究与实践

吉继瑜

摘要：针对3206回采面矿压显现规律以及顶板较为破碎情况，对回采工作面末采支护进行优化，将末采期间优化到来压以外，同时提出采用三级支护方式。结果表明，采用的支护可以保证工作面移架后，覆岩顶板压力得到较好释放，保证回撤巷道安全。

关键词：回采工作面;末采支护;顶板来压

破碎顶板及末采期间顶板的管理以及支护一直是影响矿井回采工作面安全推进的重要因素，对综采工作面破碎顶板情况下的末采支护进行研究，实现工作面末采期间顶板的安全、回采空间及安全操作具有重要意义，不仅可以保证末采期间回采工作面没备的拆除效率，而且也是煤矿实现高效开采的关键[1-5]。

1矿井概况

山西某矿开采3号煤层，现3206回采工作面已接近尾声，3号煤层的煤层结构较为简单，煤层的平均卖场深度在268m，煤层厚度在2.9-3.4m之间，变化不明显，平均厚度在3.25m，沿着煤层推进方有一角度为2。的呈现西北方向的小褶曲，对回采工作面的开采影响不大。3号煤层的直顶板为厚度在4m的泥岩，老顶为厚度在28m的粉砂岩，顶板中局部区域有砂岩泥岩互层，中间夹杂有细砂岩，煤层的底板为泥岩，砂质泥岩，老底为厚度在18m的风化砂岩，其下部为厚度在46m的粘结性较好，隔水性高的黄土层。

3206同采工作面采用的是综合机械化开采工艺，全部垮落法对顶板进行管理，开采的工作面倾斜长度在190m，工作面设计的长度在1230m，可采长度在1190m，在同采工作面开采的末期，顶板较为破碎，容易发生冒落，特别是网采工作面来压时，液压支架顶板破碎较为严重，顶板的冒落速度较快，出现冒落的高度在300-400mm之间，当回采工作面推进后，煤层上覆岩层的覆岩能很快的对采区空的胃落空间进行填充。

2工作面末采期间的矿压显现情况

在2017年4月到2017年10月之间，对3206回采工作面的矿压显现规律进行了测量并记录了回采面顶板的冒落情况，对回采面液压支架工作阻力变化情况进行测量，采用的监测仪器是KJIION型液压支架矿压监测系统。

2.1矿压观测分析

在回采工作面推进至IllOm时，回采面的液压支架出现来压，来压时间从早上5点持续到晚上21点，来压期间支架最大工作阻力在42MPa，顶板来压的最大压力值在36-42MPa之间。工作面推进至IllOm时，回采面上方的老顶来压较为剧烈，支架的最大工作阻力在46MPa，回采工作面前方煤壁片帮较为严重，片帮的最大厚度在450mm，在回采面110-122架之间出现顶板淋水情况，工作面推进较为缓慢。工作面上覆岩层老顶的周期来压步距在15.4m。工作面推进至1128m位置时，工作面出现来压，回采面液压支架的最大工作压力在4IMPa，顶板的最大来压压力范围在37-4IMPa。工作面推进到1145m范围时，工作面出现来压，由此位置开始，该回采工作面进入到末端开采。在3206回采工作面推进期间，回采面的周期来压步距平均在17m。

2.2矿压观测结果分析

根据3206回采工作面末采矿压显现规律监测结果可知，在回采面开采的末期工作面的平均来压步距在17m;当回采面来压期间，3号煤层的顶板上300-500mm范围内破碎较为严重、顶板冒落的岩层具有破碎较为严重、顶板冒落速度快、顶板冒落的岩块块体较大;工作面推进之后，3206回采工作面采空区覆岩下落速度较快，在回采面液压支架后3-5m范围内，采空区基本被填充，在支架后方2-3m范围内，上覆岩层以支架以及垮落的岩层作为支撑点，形成三角凹弧形状。

3末采支护

3.1末采支护方案

3.1.1起点支护

通过对3206回采工作矿压显现情况可以得知，对末采开始支护的位置以及停采线位置进行优化，使得回采面末采期间不处于周期来压期间，根据3号煤层矿压显现规律，可以对末采期间的起点位置进行优化，回采面机头位置推进到1175m位置时，该回采工作面正好刚经历过来压，为最佳的末采支护时机，考虑到回采工作面的周期来压步距平均在17m，因此，优化后的末采面避免了在矿压显现期间。

3.1.2三级支护方案

在回采面末采采用三级支护方案，确保回采面支架回撤之后，顶板压力能够得到释放的同时，3号煤层顶板垮落速度得到降低，从而确保3206回采面末采期间的安全，保证支架能够有效进行回撤。采用的三级支护具体如图1所示。

3.2支护方案优化

3.2.1第一级支护

第一级支护的强度最低，主要采用的是钢筋网支护，每移动一个回采支架后，为了有效防治采空区冒落的矸石向工作涌出，采煤机每推进一刀，都进行全面的铺网并配合采用锚杆支护，选用的锚杆直径为18mm，长度为1400mm，锚杆施工的间距为1700mm，排距確定为800mm，整个末采期间共布置4排锚杆。

3.2.2第二级支护

第二级支护强度比较高，为了是确保采用的支护措施能够抵抗顶板下沉，防止回采面的液压支架出现压死现象。回采面采煤机每切割一刀（ 800mm），就进行全面的挂网支护，同时选用一个直径为21.5mm的钢丝绳控制金属网的后撤，选用的支护锚杆直径为18mm，长度为2lOOmm，锚杆的间距设计为1700mm，排距设计为800mm，在整个末采期间共布置5道钢丝绳，施工5排锚杆。

3.2.3第三级支护

该级支护的支护强度最高，主要的作用就是对回撤空间顶板进行控制，保证回撤通道的安全，为回采工作面的“三机”回撤提供安全支撑。3206末采设计的开帮段长度为3m，考虑3号煤层顶板较为破碎，因此，对开帮端的支护采用锚杆+锚索+钢梁的联合支护方式，对于回采面中部区域顶板较为破碎的范围内采用施T1.2m钢槽方式。在开帮段，采用单体液压支架配合对综采面推溜方式，采煤机煤推进半刀，就需要对钢筋网进行悬挂，挂设在直径为14mm，长度为5000mm的托梁之上，配套采用直径为18mm，长度为2lOOmm的锚杆进行支护，锚杆的间排距均为800mm，在施工的两排锚杆之间施工锚索，锚索的直径为15.6mm，长度为8lOOmm，间排距分别为3000mm以及800mm。为了防止回采面的煤壁出现片帮，在回采煤壁上布设钢筋网，悬挂直径14mm，长度lOOOmm的托梁，配合使用长度为1400mm，直径为18mm的锚杆进行支护，间排距分别为lOOOmm及800mm。

4总结

根据3206回采工作面末采期间的矿压显现，对回采面末采期间的矿压进行合理的利用，将末采排除在周期来压之外从而降低末采期间的矿压显现，同时根据回采面顶板岩性，设计采用三级支护方式，对末采期间的围岩进行支护，不仅控制了末采期间围岩变形，而且保证了回采工作面回撤空间安全。

参考文献：

[1]王志刚.大采高综采工作面末采控制技术及应用[J].煤炭技术，2018，37（11）：112-115.

[2]刘军，综采工作面末采工艺技术的实践应用[J].山东煤炭科技，2018（07）：55-57.

[3]殷国裕，综采工作面末采工艺及回收通道支护研究[J].山东煤炭科技，2018（06）：64-65.

[4]王镇，丁永友，王福喜.综放工作面末采工艺创新研究[J].山东煤炭科技，2018（05）：1-2.

[5]付铜洋，郭铁成，陈亚明.综采工作面末采锚网支护技术研究与应用[J].山东煤炭科技，2017（05）：13-14+16.