综采工作面回撤通道快速施工技术的应用研究

于军利

（沁和能源集团有限公司永红煤矿，山西晋城 048000）

1 工程概况

沁和能源集团有限公司永红煤矿位于晋城市沁水县东南部沁水县城东南直距35km的嘉峰镇南，生产能力1200kt/a。永红煤矿3507综放工作面主要开采煤层为3#煤，工作面走向长度2039m，倾斜长度209.3m，煤层平均厚度5.94m，煤层平均倾角5°。3#煤层含泥岩或炭质泥岩夹矸0～3 层，一般1～2 层，夹矸单层厚度0.01～0.6m，以距底板1.00m左右的一层炭质泥岩夹矸较为稳定，厚度0.02～0.56m，应属结构简单—较简单煤层。煤层稳定性变异系数r＝5.93%＜30%，煤层的可采性指数Km＝1＞0.95，为稳定可采厚煤层。煤层伪顶为泥岩，直接顶为泥岩或粉砂岩、砂质泥岩，厚度2.56～8.24m，老顶为砂质泥岩或中细砂岩，厚度0～5.55m，平均4.24m，底板为泥岩、粉细砂岩和砂质泥岩，厚5.62～8.92m，平均7.49m。

永红煤矿为减轻易燃煤层综采工作面回撤期间的防灭火压力，结合3507综采工作面的实况，设计采用三段炮掘进行一次性施工的快速施工回撤通道技术方法，加快了回撤通道的施工进度，提高了回撤通道的施工质量，而且减轻了工作面防灭火的压力，实现了综采工作面的安全快速回撤。

2 永红煤矿2021年生产接续分析

永红煤矿当前主采煤层为3#煤，煤矿在六个采煤工作面接续生产，2021年该矿原煤产量计划120×104t，掘进总进尺4123m。根据煤层赋存条件和生产接续安排，全年需要完成“七次安装、八次回撤”才能保证完成全年生产任务。1～6月该矿共自营完成工作面安装回撤任务十次，即“四次安装、六次回撤”。按照工艺概括为两个跳采、一个直搬、一个倒装、三个单撤。

3 综采工作面回撤通道施工方案设计

3.1 工作面回撤通道原施工方案

3507综采工作面回撤通道原施工方法采用采煤机直接截割分循环分段进行施工，即回采距停采线38m时，支架停止前移，推出刮板输送机，采煤机下行割煤，及时伸出伸缩梁支护顶板。采煤机返至机窝段支架后，从下向上将工作面支架与刮板机脱开，然后从下向上将工作面刮板机推至煤帮，使用采煤机再割5个循环施工出支架回撤通道。每个循环分段进行施工，由综掘队配合进行通道的支护。

回撤通道设计为矩形断面，高度×宽度=3200mm×3800mm。回撤通道采用锚索+钢带+柔性网联合支护，通道顶部锚索采用∅21.98mm×4300mm（1×19 股）的预应力钢绞线锚索，锁具采用KM22型锚索锁具，每根锚索充填两节MSK2370 树脂药卷，锚索托板为150mm×150mm×10mm 穹形铁托板，锚索预紧力要求达到150kN，锚索间排距为800mm×800mm，呈矩形布置。钢带采用规格为W280×5400-800-6“W”型钢带，眼距800mm，沿通道倾向布置。通道帮部采用20#-M22-2000BHRB335 号左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距800mm×900m，每根锚杆充填一节MSK235 树脂药卷、一节MSK2370树脂药卷，配套锚杆托板为150mm×150mm×10mm 穹形铁托板与400m×200mm×40mm 木托板，锚杆预紧力要求达到50kN。通道内布置一排锚索架加强支护，桁架距停采线150m，桁架端头间距1500mm：锚索采用∅21.98mm×8300mm（1×19股）的预应力钢绞线锚索，锁具采用KM22型锚索锁具，每根锚索充填三节MSK2370 树脂药卷，并配合200mm×60mm×20mm 的铁托板使用，锚索预紧力要求达到150kN：锚索桁架采用11#矿用工字钢加工，加工长度2500mm，眼距2000mm。巷道顶部柔性网采用规格为JD PET600×400RS的煤矿井下用聚酯纤维增强塑料网。

3.2 调整后工作面回撤通道施工方案

3507综采工作面回采距停采线38m时，支架停止前移，回撤通道分三段采用炮掘进行一次性施工，通道施工完毕后由综采队使用采煤进行拉底，打设帮部锚杆。

回撤通道设计为矩形断面，高度×宽度=3200mm×3800mm。回撤通道采用锚网索+钢筋梯联合支护。顶部锚索采用∅21.98mm×4300mm（1×19股）的预应力钢绞线锚索，锁具采用KM22型锚索锁具，每根锚索充填两节Z2370树脂药卷，配合使用150mm×150mm×10mm穹形铁托板与W450mm×280mm×5m“W”型钢护板，锚索预紧力要求达到150kN，锚索间排距为800mm×900mm，呈矩形布置。钢筋梯采用∅16mm 圆钢焊制，规格为4200mm×800mm，钢筋梯内沿宽80mm，5档，档（眼）距800mm，沿通道走向布置。帮部采用20#-M22-2000BHRB335 号左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距800mm×900mm，每根锚杆充填一节Z2335 树脂药卷、一节Z2370 树脂药卷，配套使用150mm×150mm×10mm 穹形铁托板与400m×200mm×40mm 木托板，锚杆预紧力要求达到50kN。巷道顶部挂∅6.5mm 圆钢焊接的钢筋网（尺寸为100mm×100mm，钢筋网采用电焊焊接工艺加工，钢筋网长边采用竖向钢筋绕纵向钢筋折回50mm 并与竖向钢筋焊接，短边采用纵向钢筋绕竖向钢筋折回50mm并与纵向钢筋焊接），网片规格为3800mm×900mm；帮部挂阻燃可拉伸塑料网（尺寸为40mm×40mm，网片规格为3200mm×900mm），压于最下面一排锚杆及托板下；顶网对接，帮网搭接100mm，肩窝处顶网与帮网搭接100mm，采用14#镀锌铁丝联网，并扣扣相连，同时将矿用阻燃聚酯纤维网压入顶板钢筋网与通道支架前端两排锚索内。通道内沿工作面走向布置锚索桁架加强支护，桁架间距1800mm，锚索采用∅21.98mm×8300mm（1×19股）的预应力钢放线锚索，锁具采用KM22型锚索锁具，每根锚索充填三节Z2370 树脂药卷，并配合200mm×60mm×20mm 的铁托板使用，锚索预紧力要求达到150kN；桁架采用11#矿用工字钢加工，加工长度2500mm，眼距2000mm。

4 回撤通道施工过程关键质量控制研究

4.1 回撤通道施工层位控制

回撤通道合理的施工层位，直接决定着通道支护质量、平整度及回撤空间的大小，是保证实现快速回撤的先决条件。3507 综放工作面回撤通道施工时，参照3507 工作面支架停止时的工作面顶板，保证掘进施工回撤通道顶板与其平齐掘进，同时参照工作面液压支架伸缩梁梁端控制巷道掘进宽度。

4.2 回撤通道支护强度

回撤通道安全可靠的支护强度，是保证回撤通道顶板安全、施工安全及快速回撤设备的重中之重。根据以往该矿回撤通道的支护形式及各个工作面的现场实际情况，该矿将3#煤回撤通道支护形式由以前的“锚杆+锚索+筋梯”联合支护形式优化为“全锚索“支护形式，大大提高了通道的支护强度为安全快速回撤创造了良好的条件。

4.3 回撤通道掘进分段段数及段长

合理的分段数及分段长度，是保证回撤通道爆破的施工安全及每段都同时施工完毕的保证。3507工作面回撤通道掘进施工共分为三段同时掘进施工，其中，第一段在3507工作面回风降标高巷下帮开口向下进行施工与第二段贯通，第二段在工作面80#液压支架处向下进行施工与第三段贯通，第三段在工作面35#液压支架处向下进行施工与工作面胶带运输巷上帮贯通。为确保三段施工时爆破的安全，三段之间的距离不小于80m。施工过程中，每个小组均由综采队安排专人负责操作液压支架，原则上采取统一打眼、爆破、支护的形式组织施工，如若个别小组施工进度慢时，则必须通知相邻施工小组作业人员撤至警戒距离外，组织撤人设置警戒，警戒距离不得小于80m。

4.4 回撤通道爆破施工规格尺寸

回撤通道爆破施工合理的高度是提高生产效率的关键。3507工作面回撤通道采用人工打眼爆破的方式进行落煤，人工清渣、3507工作面装刮板输送机的运输方式出渣。施工高度过高时，人工打眼困难、出渣工程量大，影响施工进度，施工高度过低时，施工设备及工器具施展不开，锚索支护无法正常进行，影响通道锚索支护值累计施工进度。为此，为减少人工施工工程量，使得施工设备及工器具的顺利使用，3507 工作面回撤通道采用爆破掘进施工方式，掘进宽度×高度=3850mm×2450mm。待回撤通道施工至停掘位置后，使用采煤机进行拉底作业，补打帮锚、水久支护后保证巷道尺寸不低于设计要求。

4.5 回撤通道合理的施工组织

合理的施工组织是保证快速施工的前提，科学合理的循环个数及进尺是确保回撤通道快速施工的保障。3507 工作面回撤通道由一个整装掘进队组织施工，采煤队配合（每班安排6人）进队进行施工。施工采用爆法掘进和锚杆支护单行作业的循环方式组织生产，按照900mm/循环掘支单行一次成巷的方式组织施工分早、中、夜三个班次。其中，早班检修、集中运料，中、夜班掘进（每班三组），环进尺为0.9m，每组日循环个数12个，每班日循环个数36个，日进尺32.4m。

5 应用效果分析

5.1 回撤通道顶板支护安全可靠性

3507 工作面回撤通道，应用原采煤机截割施工作业时，回撤通道倾角大、高度大，锚网索支护施工困难、施工质量较差，回撤通道顶板第一排、第二排锚索施工时，由于顶板已经离（脱）层，造成部分锚索施工质量失效，回撤通道整体支护质量较差。调整施工方案后，根据以往回撤通道支护情况，对回撤通道支护进行了更为科学、合理、可靠的锚网索+钢筋梯联合支护优化，顶板无离层现象发生，回撤通道支护质量可靠。

5.2 施工时间及防灭火

采取爆破自上向下施工回撤通道，回撤通道自施工开始，到最终完成，总工期11～13d（其中施工回撤通道7～9d，扫底、清浮煤、补打帮锚等工作4d），另外设备回撤在15～17d，累计需要时间26～30d，对之原施工方案可提前14～27d 的时间，有效缓解采掘生产接续矛盾，不仅缩短了工作面的回撤时间，而且减轻了工作面防灭火的压力。

5.3 经济效益分析

采用采煤机直接截割施工回撤通道并进行工作面设备回收的技术，累计需要时间40～47d。采用爆破自上向下施工回撤通道并进行工作面设备回收的技术仅需26～30d，相比提前14～27d的时间。经计算，该时间内可多采煤约（4.66～8.98）×104t，产生经济效益1200万元～2330万元。

6 结束语

综采工作面采用爆破施工回撤通道技术，技术经济效益显著，可行性强。因此，永红煤矿在3507倾斜煤层综放工作面回撤通道釆用三段炮掘施工，不仅加快了通道施工进度，提高了综合效率，为工作面安全快速回撤创造了条件。