超大采高综采工作面回撤通道设计与实践.pdf

472020 年第 8 期 超大采高综采工作面回撤通道设计与实践 李 钦 张卫东 （兖煤矿业工程有限公司（综机安撤中心），山东 邹城 273500） 摘 要 针对传统大采高综采面回撤通道在工作面末采阶段易出现底鼓、冒顶、片帮甚至冲击地压等问题，为实现超大 采高综采工作面设备的安全高效回撤，本文以金鸡滩煤矿 12-2上117 大采高工作面回撤通道设计为例，通过优化回撤通道 设计，为更加安全有效回撤提供了有力保障，也为类似矿井提供了技术参考和指导。 关键词 大采高 回撤 通道 设计 中图分类号 TD822 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2020.08.017 Design and Practice of Withdrawal Passageway in Oversize High Fully Mechanized Mining Face Li Qin Zhang Wei-dong Yanzhou Coal Mine Engineering Co., Ltd.Comprehensive Machinery Installation and Removal Center, Shandong Zoucheng 273500 Abstract In view of the problems of floor heave, roof fall, spalling and even ground pressure impact in the end mining stage of traditional large mining height fully mechanized mining face, in order to realize the safe and efficient withdrawal of equipment in fully mechanized mining face with super large mining height, in this paper, Jinjitan Coal Mine 12-2 on 117 large mining height working face design as an example, through the optimization of the withdrawal channel design, for more safe and effective withdrawal provides a strong guarantee, but also for similar mines to provide technical reference and guidance. Key words large mining height withdrawal passageway design 收稿日期 2020-05-29 作者简介 李钦（1990-），男，本科，助理工程师，现任兖煤 矿业工程有限公司（综机安撤中心）陕蒙工程部技术主管。 1 工程概况 陕蒙地区金鸡滩矿井 12-2上117 工作面位于一 水平一盘区东翼，工作面标高 972.3m 973.7m， 平均 973.0m。回撤通道西南方向为东辅运大巷， 东南为 12-2上117 工作面胶运和辅运顺槽，东南 方向为 12-2上117 工作面（正回采），西北方向为 117 回风顺槽。施工巷道均在 2-2上煤层内掘进， 施工区域为一单斜构造，构造简单。施工巷道局部 含水，其最大涌水量不超过 6m3/h，易于疏干。煤 层自燃倾向性为 I 类，属于容易自燃煤层，煤层最 短自燃发火期为 37d，地温、地压等正常。回撤通 道总掘进长度为 955m，掘进巷道工作面配套一台 12CM27D 型连续采煤机、一台 SC15-182F 型梭车、 1000mm 胶带输送机三部、一台 PZL460/150B 型破 碎机、一台 CMM4-25 型锚杆机和一台 ZQJC-300/9 气动架柱式钻机。 兖煤矿业工程有限公司（综机安撤中心）为兖 矿集团下属单位，兖煤矿业工程有限公司（综机安 撤中心）陕蒙工程部主要负责兖矿集团陕蒙四对矿 井的掘进工程及安撤工程施工，其中金鸡滩煤矿 12-2上 117工作面回撤通道为陕蒙工程部施工巷道。 2 存在的问题及解决方案 2.1 存在的问题 为适应高产高效开采模式，陕蒙矿区重型大采 高工作面广泛采用单通道回撤技术或双通道回撤技 术。随着采深增大，重型综采面采用单 双 通道 回撤技术进行回撤时易出现底鼓、冒顶和片帮等围 岩失稳现象 [1]。12-2 上117 工作面作为 8m 超大采高 工作面，工作面相关采掘及运输设备尺寸都较大， 对巷道断面设计的几何参数和可靠性都提出了更高 的要求，回撤通道施工基本无相关经验可借鉴。为 解决上述问题，本文对回撤通道的方案选择、平面 设计、支护形式和施工工艺进行了研究。 482020 年第 8 期 2.2 方案选择 针对综采工作面回撤“辅巷多通道”[2]工艺设 计的应用，提出并实施长距离多联巷快速回撒技术， 并将研究成果应用于 12-2上117 工作面回撤通道。 2.3 回撤通道平面设计 为了满足安全高效的基本要求，12-2上117 工作 面采用预掘主辅双回撤通道结合联络巷、调车硐室、 探巷的布置方式。12-2上117 工作面主回撤通道、辅 助回撤通道均自 12-2上117 工作面 2回风顺槽开门 , 主辅回撤通道之间均匀布置5个联巷 （编号1～5） ， 联巷之间的中心距为 50m。1联巷中心线距胶带顺 槽中心线 53.149m，5联巷中心线距 2回风顺槽中 心线 53.051m。垂直于辅助回撤通道西南侧帮均匀 布置 5 个调车硐室（编号 1 ～ 5），各调车硐室中 心线与相同编号的联巷中心线重合。垂直于主回撤 通道可采侧帮均布置 5 个探巷（编号 1 ～ 5），各 探巷中心线与相同编号的联巷中心线重合。12-2上 117 回撤通道平面布置图如图 1 所示，12-2上117 回 撤通道巷道长度尺寸表如表 1 所示。 图 1 12-2上117 工作面回撤通道平面布置图 表 1 12-2上117 回撤通道巷道长度尺寸表 巷道 名称 主回撤 通道 辅回撤 通道 联巷 调车 硐室 探巷 长度300m300m120m65m170m 2.4 回撤通道断面设计 在巷道掘进过程中，为了阻止围岩塑性松动区 的扩大进而引起严重的变形破坏，应及时进行锚网 支护，并辅以锚索支护 [3]。主辅助回撤通道、联巷、 调车硐室和探巷均为矩形断面，岩性为全煤。12-2 上117 回撤通道巷道断面尺寸表如表 2 所示。 表 2 12-2上117 回撤通道巷道断面尺寸 巷道 名称 主回撤 通道 辅回撤 通道 联巷 调车 硐室 探巷 净宽6.6m6.0m5.5m5.5m5.0m 净高4.8m4.5m4.5m4.5m5.3m 2.5 巷道支护形式 主 回 撤 通 道 顶 锚 杆 采 用 Φ242400mm 左 旋无纵筋高强度螺纹钢锚杆，非采侧帮锚杆采用 Φ202000mm 左旋无纵筋高强度螺纹钢锚杆，回 采侧帮锚杆采用 Φ202300mm 玻璃钢材质，顶 锚索采用 Φ21.813300mm 恒阻锚索，配套 W 钢 带 6300mm300mm5mm。辅回撤通道、探 巷的顶（帮）锚杆均采用 Φ202000mm 无纵筋 左旋螺纹钢锚杆，顶锚索采用 Φ17.88000mm 恒 阻锚索。联巷采用 Φ202000mm 无纵筋左旋螺 纹钢锚杆，顶锚索采用 Φ17.88000mm 恒阻锚 索，配套 W 钢 带 6300mm 300mm 5mm。 调 车 硐 室 顶（ 帮） 锚 杆 采 用 Φ202000mm 无 纵筋左旋螺纹钢锚杆。顶帮锚杆间排距均为 10001000mm， 顶（ 帮 ） 均 采 用 Φ6.5（ 格 100100mm）钢筋金属网。 2.6 施工工艺 正常施工时，采用综合机械化设备掘进，即采 用 12CM27D 型连采机落煤、装煤，CMM4-25 型锚 杆机支护，SC12-185F 型梭车与一部 CH818 运煤车 转载运煤，PZL460/150B 转载破碎机完成破碎转载， DSJ-1000 以及 DTL100/63/45 型胶带输送机运输的 方式施工。每次掘进巷道前，司机将连采机调整到 巷道的左侧，并以激光线确定位置，开始向正前方 煤壁逐步截割，当顶板完好，循环进度为 10m。条 件允许时，现场选用一部梭车与一部运煤车完成运 煤工作。在正常作业中，连采机完成落煤，梭车空 车及时运行到连采机后面，连采机开启装载机构完 成装煤作业。梭车出煤期间，运煤车运行到不妨碍 梭车运行的位置，等待梭车卸煤时，运煤车运行到 492020 年第 8 期 连采机后方接煤，然后返回原等待地点，待梭车卸 完煤让出卸车空间后，运煤车及时卸煤到破碎机， 完成一个出煤循环。连采机司机完成一个进尺循环 后，连采机退机进入另一条巷道掘进，锚杆机进入 该巷道进行支护。梭车将煤先运到转载破碎机上破 碎转载，由 12-2上117 工作面辅助回撤通道皮带通 过 12-2上117 工作面回风顺槽中皮带转载至大巷皮 带，经大巷皮带转载至主斜井皮带上，由主斜井皮 带直接运至地面煤仓。当完成一个掘进支护循环后 由防爆装载机司机及时开动车辆负责清理浮煤，做 好下一工序的准备工作。当巷道每向前推进 50m， 即一个联络巷的距离，将机尾延伸至下一个联巷口 前，以缩短梭车运输距离，即皮带延伸。 2.7 过程控制 12-2上117 工作面主辅回撤通道沿煤层底板掘 进，局部区段为保证巷道底板平整度，可留设不超 过 0.5m 的底煤厚度作为顺坡找平用途。施工中要 加强顶底煤厚度探测工作，每掘进 10m 探测一次顶 底煤厚度，并标识记录。由于主回撤通道设计掘进 高度较高，现场采用先留底煤小断面掘进，开通联 络巷后再集中卧底的方式达到设计断面，最后延伸 皮带进行下一个联络巷循环的方式施工。 2.8 实施效果 2019 年 4 月至 2019 年 5 月掘进施工 12-2上117 工作面回撤通道，12-2上117 工作面于 2019 年 11 月 3 日停采，11 月 30 日回撤完毕，不计矿井停产等 时间影响，共用时 21d，实现了安全快速回撤。根 据密闭前主回撤通道顶底板缩近量观测数据统计表 显示，最大顶底板移近量为 73mm，主要表现为顶 板浅部相对离层、静力拉伸作用下恒阻锚索拉伸变 形、肩窝和两帮肩窝、底角微破碎。 3 结论 （1）采用预掘主、辅双回撤通道结合多联络 巷的布置方式为实现长距离快速回撒提供了有力安 全技术保障。 （2）12-2上117 工作面回撤总用时 21d，与常 规相同条件回撤技术相比，减少约 14d 回撤时间， 安全和经济效益明显。 （3）采用主辅双回撤通道结合联络巷、调车 硐室、探巷的布置方式实现了工作面设备安全高效 回撤，工作面从巷道施工到设备回撤阶段主、辅回 撤通道顶板比较稳定。结果表明，通过控制巷道长 度，合理断面尺寸，优化掘进巷道支护和施工工艺， 不断提高技术装备水平，为陕蒙地区超大采高工作 面回撤通道施工提供了技术支持与可借鉴的经验。 【参考文献】 ［1］ 舒凑先，姜福兴，韩跃勇，等 . 深部重型综采面 长距离多联巷快速回撤技术研究 [J]. 采矿与安全 工程学报，2018，35（03）473-480. ［2］ 贺安民 . 综采工作面回撤“辅巷多通道”工艺设 计的应用 [J]. 煤炭工程，2007（10）5-6． ［3］ 吕坤，赵志超，赵志强 . 特厚煤层综放工作面回 撤通道支护技术研究 [J]. 煤炭科学技术，2018， 46（03）18-21. （上接第 46 页） 4 结论 （1）研究了硬岩巷道孔深与钻孔速度之间的 规律，结合现场掘进机设备参数，确定硬岩巷道炮 眼深度最佳区间。 （2）建立楔形掏槽眼力学模型，推导了掏槽 眼内围岩的极限平衡状态力学公式，并对硬岩巷道 爆破参数设计进行了优化。 （3）以济宁三号煤矿七采区 3下辅运巷为工 程背景，设计炮眼布置图及炮眼参数说明表，现 场炮眼利用率达 90 以上，实现硬岩巷道安全高 效掘进。 【参考文献】 ［1］ 王继峰 . 岩石爆破技术的现状与发展 [J]. 煤矿爆 破，2005（03）25-28. ［2］ 袁文华，马芹永 . 煤矿深部岩石力学性能试验分 析与硬岩巷道快速掘进方法研究 [J]. 岩石力学与 工程学报，2010，29（S1）2853-2857. ［3］ 张涵 . 白云岩中开拓掘进的双楔形掏槽研究与试 验 [J]. 采矿技术，2010（07）119-120． ［4］ 陆爱珍，辛金生，富利娥 . 坚硬岩体巷道掘进爆 破技术方案设计与试验 [J]. 黄金科学技术，2001 （10）39-41. ［5］ 宗琦，任庆峰 . 煤矿硬岩下山巷道掘进中深孔爆破 技术试验研究 [J]. 爆破，2011，28（02）49-52.