上庄煤矿综采面收尾回撤巷道矿压规律研究

张 晨

(潞安环能股份有限公司 上庄煤业有限公司，山西 长治 046200)

目前我国综采工作面收尾回撤主要采用机掘回撤通道、预掘回撤通道、预掘多通道回撤通道等方法解决工作面设备搬家倒面工程[1-3]。工作面末采期间矿山压力显现较为强烈，回撤通道巷道围岩支护与控制是影响工作面搬家倒面安全与时效性的一项重要课题[4-5]。机掘回撤通道是大多数煤矿工作面收尾回撤首选方案，最大的优点是机掘回撤通道巷道放置时间短、矿山压力显现弱，可以有效克服预掘回撤通道收尾回撤期间的支护难题：停采线位置正好处在工作面老顶周期来压步距内，顶板管理困难，巷道变形大治理难度大。为此，上庄煤矿采用预掘回撤通道作为末采期间搬家倒面的通道，采用双排垛式支架支护回撤通道顶板工况试验，本文分析该工况试验工作面末采期间矿压显现规律，为矿井综放工作面末采收尾搬家倒面相关课题提供依据(图1和图2)。

图1 双排垛式支架回撤通道布置示意

图2 末采工作面收尾贯通示意

1 工程概况

上庄煤业公司1301工作面位于一采区，工作面走向长度503 m，切眼长度150 m。回采3号煤，煤厚2.1 m，一次采全高，区段煤柱宽度为25 m。煤层顶底板岩性特征见表1。

表1 煤层顶底板岩性特征

2 末采期间老顶来压规律分析

预掘回撤通道巷道长度为150 m(帮-帮)、宽度为4.8 m，巷道高度采用分段设计，巷道中部40 m巷高为2.8 m，其余段巷高为2.5 m。工作面接近末采期间提前在预掘回撤通道内共计布置67个垛式支架，垛架间距为1.75 m，距两帮分别为0.4 m，中间过道距离0.6～0.8 m。

1301综采面末采期间工作面推进距停采线26 m左右，矿山压力显现明显加剧。现场观测表明：制约老顶频繁扰动最主要因素是回采工作面末采期间的推进速度，工作面正常推进量为4.2 m/d，老顶周期来压步距为14.1～17.6 m，但在工作面末采收尾回撤期间速度为0.8 m/d，相对应的老顶周期来压步距也发生明显变化，见表2。工作面末采期间支架上铺网、上圆木等工序加剧了老顶覆岩破断程度，根据现场布点以及矿压在线监测系统数据整理显示，老顶周期来压步距平均降为7.4～10 m。

表2 老顶来压步距

3 收尾期间围岩矿压分析

3.1 矿压监测方案

基于十字布点法预先在预掘回撤通道内共计布置13个测点以便详细监测巷道顶板及两帮变化情况，为了能够实时动态监测采用双排垛式支架支护顶板时，老顶覆岩扰动矿压显现情况，特设计预先在回撤通道内垛式支架上安装顶板矿山压力在线监测系统。

3.2 矿压规律分析

1) 工作面推进至停采线26 m处，回撤通道内中部约30 m顶板出现1～5 mm移近量；推进至22.8 m时，回撤通道内巷道顶板整体出现沉降量；推进至8.8 m时顶板下沉量出现较为明显线性增量。推进至贯通过程中，回撤通道内顶板下沉量呈现峰值，同时矿压在线监测系统监测显示工作阻力增至44.2～45.8 MPa(见表3)。

表3 垛架矿压数据 单位：kN

回撤通道顶板下沉规律为：中间下沉大，两端部下沉相对小，最大下沉值为368 mm。回采工作面一侧帮部片帮较为严重，片帮最大值为820 mm，另一侧围岩整体较为完整。

2) 工作面贯通后，预掘回撤通道内布置的双排垛式支架整体未出现持续卸载情况，支架工作阻力恒定，回撤通道顶板累计最大下沉量达到806 mm后未再出现持续变化的情况，如图3所示。

图3 工作面顶板下沉量

3) 末采期间预掘回撤通道内矿压显现以顶板下沉为主，最大变形速度为98.3 mm/d，两端部顶板最大变形速度为17.6 d/mm，回撤通道内顶底板变形速度曲线如图4～图6所示。

图5 3号测点变形规律

图6 11号测点变形规律

4 结 语

综采面预掘回撤通道双排垛式支架支护顶板方案，矿山压力显现规律表现为以顶板下沉变化为主：工作面推进至停采线26 m处顶板开始出现下沉量，推进至8.8～4 m下沉量最为显著；工况试验应证了预掘回撤通道分段式设计巷高的必要性；预掘回撤通道采用双排垛式支架支护顶板满足搬家倒面工作顺利开展。