枣泉煤矿综采（放）工作面回撤通道快速施工技术研究及应用

邓新东

（神华宁夏煤业集团枣泉煤矿，宁夏银川750408）

摘要 神华宁夏煤业集团枣泉煤矿综采（放）工作面回撤通道采用分三段炮掘进行一次性施工代替传统的采煤机直接截割分循环分段进行施工，采用锚网索、钢筋梯联合支护，不仅提高了回撤通道施工支护质量、稳定性和可靠性，降低施工风险，而且提高了生产效率，加快施工进度，减轻工作面防灭火压力，为工作面设备安全快速回撤创造条件。

关键词 回撤通道 快速施工 巷道支护

枣泉煤矿是神华宁煤集团公司成立后新建的第一座现代综合机械化大型煤炭生产矿井，位于宁东煤田灵武矿区南部。井田位于宁夏灵武市东南62 km的毛乌素沙漠的边缘，灵武市马家滩镇与宁东镇交汇处。井田南北长13 km，东西宽平均约4 km，面积为56.68 km2，全矿井地质储量9.65亿吨，可采储量5.26亿吨，设计生产能力5.0 Mt/a，设计服务年限75.6年。

根据矿井煤层赋存条件和地质构造特点，为了减轻容易自燃的煤层综采（放）工作面回撤期间的防灭火压力，结合110207综放工作面的实际情况，采用三段炮掘快速施工回撤通道的技术方法，不仅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（放）工作面的安全快速回撤。

1地质概况

1.1井田主要地质构造

碎石井背斜为井田内的主体构造，是一个两翼对称向南倾没的背斜构造。轴部：轴线在平面上的走向近乎南北，其中，北段为N25°E，中段为N8°E，南段为南北向至N8°W，总体呈向西突出的弧形。在走向剖面上有幅值小于30 m的波状起伏，主要表现在20线附近的下陷和28线附近的隆起，致使煤层底板等高线在该处出现封闭圈。轴面直立，轴部地层产状3°～5°。背斜轴在井田内长度19 km，但南北两端均已延伸到井田边界以外，全长约35 km。两翼：地表仅有零星露头，主要分布于井田的中、北部。两翼地层产状一般为15°～36°，东北角东翼深部可达40°～45°，平均地层产状小于25°，地层走向与轴向一致，总的近似南北向，具体可划为北段N20°～25°E，中段N5°～15°E，南段南北向至N15°～8°W。碎石井背斜轴实际情况与勘探情况变化不大，基本一致。

1.2煤层赋存情况

井田内含煤地层为早中侏罗纪延安组，共41层，其中编号煤层20层，16层为可采和局部可采煤层，可采总厚35.51 m，可采含煤系数10.68%。2号煤层为井田内最主要可采煤层，平均厚度7.88 m。14号煤层全井田可采，厚度变化小，且规律明显，结构简单，属稳定煤层，1、6、7、8下、10、12等6层煤在井田范围内均有分布，厚度虽有一定变化，但规律较明显，结构简单到复杂。全井田大部分地段可采，可采范围内厚度变化不大，属较稳定煤层。各煤层煤的自燃倾向性等级为Ⅰ～Ⅱ，属于容易自燃-自燃的煤层。

根据煤层间距将所有的主要可采煤层分成三组，即上煤组（主要包括1、2煤层）、中煤组（主要包括6、7煤层）和下煤组（主要包括8下、10、12和14煤层）。其中1、2煤（首采煤层）可采储量之和占全井田的54.1%,6、7煤可采储量之和占20%左右，8下、10、12、14可采储量之和占25%左右。

1.3工作面概况

110207综放工作面位于11采区+950 m水平上山南翼，开采煤层为2煤，工作面设计走向长度2150 m，倾斜长度220.4 m，煤层平均厚度8.4 m，倾角20°～25°。二煤为黑色，暗煤，丝炭为主，性脆，坚硬，染手，夹条带状亮煤，宽条带结构，层状构造，内、外生裂隙较发育，硬度小，较脆，容重为1.33 T/m3。老顶为粗粒砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩，平均厚度为35.54 m；直接顶为粉砂岩、泥岩、炭质泥岩，平均厚度为6.03 m；老底为泥岩、粉砂岩、细粒砂岩，平均厚度为15.92 m。

2枣泉煤矿2018年生产接续情况

枣泉煤矿2018年有三个采煤队，在六个采煤工作面接续生产，分别在11采区、14采区和22采区生产，主采煤层为2号煤，6、7号煤层为配采煤层。2018年我矿原煤产量计划650万吨，掘进总进尺19550 m（其中生产进尺13750 m，开拓进尺5800 m）。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月我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（放）工作面回撤通道施工方法、技术参数及支护方式

3.1综采（放）工作面回撤通道原施工方法、技术参数及支护方式

综采工作面回撤通道原施工方法采用采煤机直接截割的方法，即回采距停采线3.8m（以我矿综放工作面回撤通道为例）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3200 mm，宽度3800 mm。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Φ21.98 mm×4300 mm（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150 mm×150 mm×10 mm穹形铁托板，锚索预紧力要求达到150 kN，锚索间排距为800 mm×800 mm，呈矩形布置。钢带采用规格为W280×5× 4400-800-6“W”型钢带，眼距800 mm，沿通道倾向布置。通道帮部采用20#-M22-2000 BHRB335号左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距800 mm×900 mm，每根锚杆充填一节MSK2335树脂药卷、一节MSK2370树脂药卷，配套锚杆托板为150 mm×150 mm×10 mm穹形铁托板与400 mm×200 mm×40 mm木托板，锚杆预紧力要求达到50 kN。通道内布置一排锚索桁架加强支护，桁架距停采线1500 mm，桁架端头间距1500 mm；锚索采用Φ21.98 mm×8300 mm（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200 mm×60 mm×20 mm的铁托板使用，锚索预紧力要求达到150 kN；锚索桁架采用11#矿用工字钢加工，加工长度2500 mm，眼距2000 mm。巷道顶部柔性网采用规格为JD PET 600×400RS的煤矿井下用聚酯纤维增强塑料网。

3.2综采（放）工作面回撤通道施工方法、技术参数及支护方式

综采工作面回采距停采线3.8m（以我矿综放工作面回撤通道为例）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3200 mm，宽度3800 mm。回撤通道采用锚网索+钢筋梯联合支护。顶部锚索采用 Φ21.98 mm ×4300 mm（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150 mm ×150 mm × 10 mm 穹形铁托板与 W450 mm × 280 mm × 5 mm“W”型钢护板，锚索预紧力要求达到150 kN，锚索间排距为800 mm×900 mm，呈矩形布置。钢筋梯采用Φ16 mm圆钢焊制，规格为4200 mm×800 mm，钢筋梯内沿宽80 mm,5档，档（眼）距800 mm，沿通道走向布置。帮部采用20#-M22-2000 BHRB335号左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距800×900 mm，每根锚杆充填一节Z2335树脂药卷、一节Z2370树脂药卷，配套使用150 mm×150 mm×10 mm穹形铁托板与400 mm×200 mm×40 mm木托板，锚杆预紧力要求达到50 kN。巷道顶部挂Φ6.5 mm圆钢焊接的钢筋网（网孔尺寸为100 mm×100 mm，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50 mm并与竖向钢筋焊接，短边采用纵向钢筋绕竖向钢筋折回50 mm并与纵向钢筋焊接），网片规格为3800 mm×900 mm；帮部挂阻燃可拉伸塑料网（网孔尺寸为40 mm×40 mm，网片规格为3200 mm×900 mm），压于最下面一排锚杆及托板下；顶网对接，帮网搭接100 mm，肩窝处顶网与帮网搭接100 mm，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1800 mm，锚索采用Φ21.98 mm×8300 mm（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Z2370树脂药卷，并配合200 mm×60 mm×20 mm的铁托板使用，锚索预紧力要求达到150 kN；桁架采用11#矿用工字钢加工，加工长度2500 mm，眼距2000 mm。

4综采（放）工作面回撤通道工艺施工过程中的关键质量控制

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。110207综放工作面回撤通道施工时，参照110207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。根据以往我矿回撤通道的支护形式及各个工作面的现场实际情况，我矿将二煤回撤通道支护形式由以前的“锚杆、锚索、钢筋梯”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（图1）。

图1炮掘施工回撤通道效果图

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。110207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110207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80 m。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80 m。

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。110207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、110207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，110207工作面回撤通道采用爆破掘进施工方式，掘进宽度为3850 mm，掘进高度2450 mm。待回撤通道施工至停掘位置后，由综采队使用采煤机进行拉底作业，综掘二队补打帮锚，永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。110207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）掘进队进行施工。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900 mm/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），循环进尺为0.9 m，每组日循环个数12个，每班日循环个数36个，日进尺32.4 m。

5应用分析

5.1回撤通道顶板支护安全可靠性

原采用采煤机截割施工回撤通道时，回撤通道倾角大、高度较大，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，为此必须采取在支架上方挑钢梁棚子或二次打设锚索桁架进行加强支护，更增加了人员劳动强度及安全风险。

采取爆破自上向下施工回撤通道，爆破施工通道高度较低，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、可靠的锚网索支护优化，同时通道顶帮支护时，人员操作安全、方便，通道顶板支护及时、可靠，顶板无离（脱）层现象，通道整体支护质量可靠，有利于设备回收。

5.2施工时间及防灭火

原采用采煤机截割施工回撤通道时，按照以往经验回撤综采设备，需在工作面正常回采到距离停采线22 m时，开始沿工作面倾向铺设整体柔性网，一直铺到工作面停采线为止，回采距停采线12 m时，开始铺设钢丝绳（Φ24.5 mm），以后每次循环铺设一根钢丝绳，共铺11根，回采距停采线3.8 m时，支架停止前移，使用采煤机截割5个循环做出净宽3.8m和净高3.2m的回撤通道。采用此方法施工回撤通道时间为20～22 d，另外设备回撤在20～25 d，累计需要时间40～47 d，不利于工作面的安全快速回撤及工作面防灭火。

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11～13天（其中施工回撤通道7～9天，扫底、清浮煤、补打帮锚等工作4天），另外设备回撤在15～17 d，累计需要时间26～30 d，相比提前14～27 d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40～47 d，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26～30 d，相比提前14～27 d的时间。综采一队可提前在110207综放工作面（跳采）提前组织生产28～54个小班，按平均每班割煤3个循环计算，可多采出煤量1663×（28～54）/10000=（4.66～8.98）万吨，间接创造产值（4.66～8.98）万吨× 260元/吨=（1211.6～2334.8）万元。

6结束语

综采（放）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，枣泉煤矿在110207倾斜煤层综放工作面回撤通道（226 m）采用三段炮掘施工，140202缓倾斜煤层大采高综采工作面回撤通道（186 m）采用一段综掘加一段炮掘的工艺进行施工，不仅加快了通道施工进度（11.5天完成），提高了综合效率，为工作面安全快速回撤创造了条件。通过采用该技术，不仅对提高综采（放）回撤通道施工进度及工作面回撤效率和安全保障性具有技术革新意义，并为集团公司各原煤生产单位综采（放）工作面采用炮掘或炮掘加综掘施工回撤通道技术实践应用积累了宝贵的经验。

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作者简介

邓新东，生于1975年，大学本科学历，工程师，主要研究领域：采掘工程，现任神华宁夏煤业集团有限责任公司枣泉煤矿生产技术部副部长。