破碎顶板条件下的预掘回撤通道围岩支护技术研究

李 波

（晋能控股煤业集团朔州煤电公司，山西 怀仁 038300）

采用预掘回撤通道可在一定程度上提升综采设备回撤效率，但是回撤通道会在采动压力作用下出现较大变形，如何控制回撤通道围岩变形是预掘回撤通道现场应用时需重点解决的问题[1-2]。众多的科研学者对预掘回撤通道围岩支护技术展开了研究，并提出锚网索、切顶卸压、单体支护等多种支护方案，为预掘回撤通道顶板控制创造良好条件[3-5]。小峪矿32206 工作面拟采用预掘回撤通道方式，但存在顶板岩层围岩控制困难等问题。

1 工程概况

32206 工作面主采22 煤层，煤层埋深约400 m，厚度3.36 m，直接顶、直接底以泥岩、细粒砂岩以及砂质泥岩等为主，具体顶底板岩性如图1。32206工作面设计推进距离2690 m、斜长279.6 m，采用ZY11000/25/50D 液压支架，额定工作阻力、初撑力分别为11 000 kN、7912 kN。采面机头以及机尾分别布置3 台、4 台型号为ZTY11000/25/50D 掩护式液压支架，端头布置2 架型号为ZYG11000/25/50D过渡支架。

图1 顶底板岩性

取32206 工作面顶板岩样加工、测试以及分析，并采用XRF、XRD 测试岩体成分，其中发现围岩中含有较高的黏土成分，见表1。

表1 岩样主要矿物成分

由于22 煤层上覆存在有富水性中等的裂隙水含水层，采面开采后顶板有一定程度淋水，加之围岩含有较高的黏土成分，为了掌握围岩变形特征，根据国家标准对岩样进行循环崩解测试。

岩样经过第1 次干湿循环后，整体变得更为粗糙且发育裂纹，岩样部分脱落；岩样经过第2 次干湿循环后仅存在一块体积较大的碎块且在碎块表层发育有网状裂隙，其余均出现崩解。

为了提高采面综采设备回撤效率，在采面距离停采线150 m 以外时预掘回撤通道，采掘掘进至回撤通道位置即可实现综采设备回撤。已有地质资料显示，提高22#煤层顶板泥岩强度及稳定性、封堵潜在的导水裂隙是实现回撤通道围岩控制的关键。

2 回撤通道围岩支护

2.1 锚网索支护

在采面与停采线相距150 m 以上时，采用综掘机掘进回撤通道。掘进回撤通道净宽、净高分别为5000 mm、3300 mm，采用锚网索支护方式，如图2。在顶板北帮（煤柱帮）巷帮分别布置6 根、4 根螺纹钢锚杆，规格为Ф20 mm×2400 mm；在南帮（采面帮）布置4 根玻璃钢锚杆，采用规格为Ф20 mm×2400 mm，锚杆排距均为1600 mm；锚杆均采用2 支Z2350 树脂锚固剂锚固。在顶板布置2 根Ф17.8 mm×6300 mm 锚索进行补强加固，锚索排距1600 mm，预紧力在100 kN 以上。全断面铺设金属网。

图2 支护设计图（mm）

2.2 注浆加固

回撤通道锚网索支护完成后，为降低淋水对围岩影响，提升基本顶破碎泥岩强度及稳定性，对回撤通道进行全范围注浆。注浆浆液选择使用波雷因，A、B 组分按照1:1 配比组合。

在巷道顶板中部、距离巷帮1500 mm 位置垂直顶板布置3 个注浆孔，注浆孔按照2000 mm 排距布置。注浆孔孔深均设计为4000 mm，确保终孔位于稳定的基本顶下部。注浆压力3～4 MPa。通过注浆浆液在直接顶泥岩裂隙的扩展，可提高岩层稳定性并封堵潜在导水裂隙。

2.3 回撤通道补强加固

随着采面与回撤通道间距不断缩小，回撤通道受到采动动压影响越来越明显，为此，使用垛式液压支架对回撤通道进行补强加固。

在采面与回撤通道相距50 m 时， 采用ZD10000/19/40 垛式液压支架进行补强加固。支架沿着采面倾斜方向按照迈步式方式布置，架间距为3.0 m；沿着断面方向垛式支架间距为0.6 m，其中垛式支架与采面帮、停采煤柱帮间距分别控制为0.5 m、0.6 m。在采面回撤通道与回采巷道交叉位置，布置垛式支架对围岩进行补强加固，如图3。

图3 采面回撤通道补强支护示意图

2.4 回撤通道顶板下沉量分析

根据采面矿压监测结果，在32206 工作面与回采通道相距12 m时采用等压措施。待顶板充分冒落、支架顶梁上挂网结束后，采面快速推进并与回撤通道贯通。通过采取让压措施可避免采面与回撤通道贯通时出现顶板集中来压。

从回撤通道垛式液压支架下降高度监测结果看出，采面在与回撤通道贯通期间，顶板岩层下沉量累计为85 mm，未出现顶板冒落、煤壁片帮问题。

3 采面末采采高控制

（1）在采面与回撤通道间距50 m 时，即对矿压显现规律进行分析，并根据矿压分析结果采取等压、让压措施，避免与回撤通道交汇时出现周期来压。

（2）在采面与回撤通道间距30 m 以上时，每回采推进10 m 即对采面以及回撤通道高差进行一次测量，并根据测量数据采用抬、卧刀方式调整采高。

（3）在采面与回撤通道间距30 m 时，在回撤通道内采用ZYWL-1900R 钻机施工导向钻孔，钻孔开孔位于回撤通道底板上方1.6 m 位置，孔径为113 mm，钻孔深度20 m。在回撤通道内间隔20 m布置一个导向钻孔，共计布置13 个钻孔，在钻孔内插入白色PVC 管用以指导采面采高控制。当采面回采揭露钻孔后，可根据揭露钻孔情况对采高以及底板标高进行调整。

（4）采面回采期间周期来压、超前支承压力会降低采面及回撤通道高度。为确保采面与回撤通道平稳贯通，末采期间应确保采高在3.3 m 以上。

4 结语

小峪矿在32206 工作面预掘回撤通道，实现提高综采设备回撤效率、缩短综采设备回撤耗时目的。通过注浆充填顶板裂隙并封堵淋水通道，使用ZD10000/19/40垛式液压支架对巷道支护进行补强，降低采动影响等综合措施，回撤通道顶板下沉量最大为85 mm，可满足后续综采设备回撤需要。