末采工作面三角区顶板控制技术研究

樊胜杰

（山西潞安集团余吾煤业公司，山西 长治 046000）

1 概况

余吾煤业S1206 综采工作面位于该矿一采区下部左翼，工作面东邻一采区下山保护煤柱，西邻一采区保护煤柱，北邻S1208 工作面采空区，南邻S1204 工作面未回采区域。工作面标高-312～-430 m，埋深714～821 m。工作面范围内整体地质构造以单斜为主，无大的断裂构造发育，煤层倾向200°～250°，倾角2°～9°，平均倾角5°。工作面主采3#煤层，平均煤厚5.2 m，煤层赋存稳定，结构简单，不含夹矸，硬度系数0.15。工作面伪顶不发育，直接顶及基本顶均为细粒砂岩，平均厚度14.2 m，直接底为泥岩与砂质泥岩互层，平均厚度为7.2 m，基本底为粉砂岩，平均厚度3.2 m。工作面走向长490 m，倾斜长135 m，共计安装支架85 架。

2 末采支护工艺

2.1 末采支护设计优化

S1206 工作面推进位置距设计停采线16.8 m，每刀（循环）落煤长度0.8 m，共21 个循环。末采段巷道顶板采用“锚网索+W 钢带+钢丝绳”支护形式[1-3]，末采支护示意图如图1。网片采用金属菱形网，为提高网片护表强度，顶板采取铺设上、下双层网措施，网片呈交错布置。结合末采工艺要求，第4～10 循环拉绳，钢丝绳直径26 mm，绳间距为0.5 m，共计14 道；第11～21 循环段采用“锚网索+W 钢带”支护形式；第17～21 循环范围施工超前巷，作为回撤通道使用。该段巷道锚杆（索）间排距为800 mm×800 mm，其中，一排施工锚杆、锚索配合W 钢带进行支护，锚杆、锚索交替布置，下一排施工锚杆配合W 钢带进行支护。

图 1 末采支护示意图（mm）

2.2 末采差异化支护

（1）上绳。常规末采支护从第4 循环即工作面支架位置前端开始，向前回采至第15 循环即超前巷位置，每循环上绳一道，绳间距0.8 m，共计上绳12 道。本次末采采用差异化支护设计，对末采段巷道采用“锚网索+W 钢带”支护形式，只对第4～10 循环范围进行上绳，将绳间距减至0.4 m，钢丝绳铺设14 道。

（2）顶板支护。常规末采支护仅对超前巷施工范围即第17～21 循环范围采用“锚网索+W 钢带”支护形式，共计支护5 个循环，长度4 m。本次末采对第11～21 循环范围全部采用“锚网索+W 钢带”支护形式，共计支护11 个循环，长度8.8 m。

3 三角区顶板管理

3.1 优化三角区顶板管理方案[4-5]

传统回收支架工艺：抽架→转向→前拉→三角区支护（单体柱配合坑木）→三角区回柱→移老塘侧掩护架→移煤墙侧掩护架→运架。

优化后回收支架工艺：抽架→转向→前拉→移老塘侧掩护架→移煤墙侧掩护架→运架。

（1）根据以往工作面三角区支护经验，支架前拉后，采用单体柱配合坑木对顶板进行支护，每抽架一次对顶板进行一次支护，频繁往复进行。对此次末采段巷道顶板支护进行优化后，顶板直接采用锚网索及钢丝绳进行支护，取消单体柱配合坑木支护形式，省去支、回单体柱工序。

（2）针对以往工作面回收过程中出现的掩护架加固顶板面积小的问题，此次回收直接采用了4架掩护架，进一步扩大顶板加固的范围，更利于顶板管理。工作面支架回收示意图如图2。

3.2 支架回收工序

支架回收采用掩护架配合、单架整体回收的方式。支架回收示意图如图2 所示，采用第81、82、84、85 架作为掩护架，由第85 架支架所在位置向转载机机头方向依次进行回收。

图2 工作面支架回收示意图

（1）结合现场实际条件及移架难易程度，确定首先移动第84 架及85 架支架，之后移动第82架及81 架支架，形成交替布置，加固范围为老塘侧支架尾梁至超前巷煤墙侧。

（2）首先在煤墙帮施工专用抽架锚索，之后使用转载机大链条将锚索与支架底座十字头连接，降低支架高度距顶约0.4～0.5 m，然后操作支架稳定、缓慢前移至具备调向条件，最后利用下一组专用锚索完成支架调向作业。

（3）抽出一架支架后，操作支架以自移的方式前移掩护架，按照先移老塘侧支架后移煤墙侧支架的顺序进行，移架后，三角区不再采取打设单体柱对顶板进行支护。

4 应用分析

4.1 效果分析

（1）增加掩护架数量，减小顶板管理压力。较常规掩护架多增加一架，掩护架与钢丝绳、顶板“锚网索+W 钢带”支护体系实现提高支护强度、增加顶板加固区域的目的，同时直接减小待抽支架处的顶板压力，为顺利抽架创造良好的条件。

（2）取消支、回单体柱工序，提高回收安全系数。较常规减少单体柱加固的工序，实现了降低劳动强度等目的。

（3）提高护表强度，强化三角区顶板管理。采用双层网配合加密钢丝绳进行护表，第一道钢丝绳降至距底板0.2 m 左右，支架后采空区区域形成相对完整的假顶，三角区顶板均较完整，网片无开裂、断网及窜矸现象，顶板下沉速度变慢。

（4）常规末采采用单体柱及坑木支护三角区平均每架消耗材料费2780 元，本次末采采用“锚网索+W 钢带”支护平均每架消耗材料费约1690 元，每架支架节约材料费约1090 元。

4.2 存在的问题及整改措施

（1）支护回收期间，三角区采用双网配合钢丝绳对顶板进行加固，由于网片交错布置及钢丝绳加密，省去一循环支护，末采距离减少0.8 m 即为16 m。

（2）根据优化后末采支护设计，自第11 循环开始采用“锚网索+W 钢带”对顶板进行加固。抽架后，第10 循环与第11 循环即两种加固方式交接位置会形成明显网兜，需提前一个循环即在第10循环开始对顶板采用“锚网索+W 钢带”进行加固。

（3）超前巷（回架通道）施工完成后，支架顶梁处第一排锚网索支护与老塘侧菱形网受顶板来压出现网片断开现象，需提高网片护表强度，在下次末采至超前巷位置时，在该位置铺设3 层菱形网。

5 结论

结合余吾煤业S1206 工作面实际地质采矿条件，对末采段巷道采取加密钢丝绳、铺设双层网配合“锚网索+W 钢带”，并辅助以增加掩护架来控制抽架后三角区的顶板，取消了常规单体柱支、回工序，实现减少材料消耗、降低职工劳动强度、加快回收进度等目的。实践证明，末采工作面顶板采用差异化支护方式切实可行，为其他矿井类似条件下末采工作面顶板支护提供了借鉴意义，具有一定的推广应用价值。