李致周

（晋能控股煤业集团王家岭煤矿， 山西 忻州 036600）

晋能控股煤业集团王家岭煤矿18105 工作面位于井田一采区，工作面胶带顺槽为进风顺槽，顺槽东侧为18105 综放工作面，西侧是未开采的实体煤柱，北侧井田边界，南侧是集中辅运大巷、集中胶带大巷和1 号集中回风大巷[1]。

18105 工作面开采8 号煤层，工作面长1 986.6 m，宽222.4 m，煤厚6.5～8.60 m，煤层倾角6°，采煤方法为综采放顶煤，采高3.5 m，放高4 m 左右。煤层绝大部分含2～3 层夹矸。煤层上方伪顶厚0～0.5 m，为炭质泥岩；伪顶上方为泥岩直接顶，厚度2～3 m。直接顶上方为厚层完整砂岩老顶，厚度超过20 m。煤层属自燃煤层，煤尘有爆炸危险性。煤层顶底板岩性如表1 所示。

表1 18105 工作面回采的8 号煤层顶底板岩性

1 工作面回采难题及问题分析

1.1 工作面回采难题

截止2020 年7 月21 日18105 工作面已回采670 m，工作面回采至657 m 处工作面位于回风顺槽侧揭露一条F5 正断层，断层落差为1.6 m，倾角为49°，工作面采用强行破岩法过断层，当工作面回采至660 m 处时工作面煤壁出现片帮、顶板出现破碎现象，且回风顺槽围岩出现失稳现象，随着工作面的推进，当工作面回采至670 m 处时回风顺槽位于工作面前方20 m 范围内出现严重破碎、变形现象，主要表现在回风顺槽两帮出现收敛，收敛量达0.51 m，底鼓量达0.57 m，顶板下沉量达0.44 m，不仅增加工作面液压支架移架难度，而且严重威胁工作面安全高效回采[2-3]。

1.2 围岩破碎机理

根据18105 回风顺槽围岩变形情况，分析了围岩变形机理主要表现在以下几方面：

1）围岩稳定性差：18105 回风顺槽为全煤巷道掘进，巷道掘进煤层为8 号煤层，煤层整体结构复杂，稳定性差，煤层内含多层夹矸，巷道在超前应力集中破坏作用下，巷道两帮煤柱支撑强度降低，导致煤柱垮落破碎，致使顶板出现失稳现象；同时回风顺槽底板主要以砂质泥岩为主，底板稳定性差，在应力传递破坏作用下，两帮煤柱插入底板，导致底板鼓起。

2）集中应力影响：18105 工作面回采过程中位于工作面前方30 m 范围内为应力影响区，传统综采工作面主要对应力影响区采取支设单体柱进行加强支护，但是18105 工作面回采至657 m 处揭露一条正断层，在构造应力以及回采应力等集中应力破坏作用下，工作面前方围岩破坏严重。

3）回采工艺影响：18105 工作面回采的8 号煤层平均厚度为7.5 m，工作面采用综合机械化放顶煤回采工艺，采煤高度为3.5 m，放煤高度为3.0 m，所以回风顺槽顶板预留顶煤厚度为3.0 m，顶板在超前应力作用下稳定性出现失稳现象，无法形成稳定承载梁结构。

2 应力区破碎围岩支护技术

2.1 卸压钻孔施工

1）钻孔卸压目的：超前应力区围岩在集中应力作用下岩体产生剪应力破坏作用，破坏了岩体整体稳定结构，当岩体在应力作用产生裂隙时，应力在裂隙带内进行卸压，卸压过程中对裂隙岩体产生扩张破坏作用，导致裂隙带范围扩大；而通过卸压作用人工干预卸压通道，集中应力在卸压钻孔内进行释放，有效避免了应力在裂隙空间内释放时导致裂隙岩体破坏作用[4-5]。

2）卸压钻孔布置参数：卸压钻孔布置回风顺槽顶板中部，钻孔深度为5.0 m，直径为60 mm，钻孔垂直顶板布置，钻孔布置间距为5.0 m，为防止卸压过程中应力对孔壁岩体产生破坏作用，导致塌孔现象，在卸压钻孔内安装长度为3.0 m，直径为58 mm 护孔管。

2.2 组合锚索施工

为了进一步提高顶板整体稳定性，防止顶板出现垮落现象，决定在原巷道顶板基础上，对顶板施工组合锚索进行施工。

1）组合锚索主要由托盘、恒阻锚索、锁具等部分组成，托盘长度及宽度为0.5 m，厚度为4 mm，托盘上均匀布置三个直径为30 mm 锚索支护孔；每组组合锚索配套三根恒阻锚索，每根恒阻锚索长度为8.3 m，直径为21.8 mm，锚索采用两支锚固剂锚固。

2）18105 工作面回风顺槽顶板施工的恒阻锚索采用“一二一”布置方式，锚索布置间距为3.0 m，布置排距为2.0 m，如图1 所示。

图1 18105 回风顺槽应力区围岩联合支护平面示意图（mm）

3）首先采用启动锚索钻机对顶板施工三个锚索钻孔，钻孔施工完后对钻孔内填装两支锚固剂并对锚索进行锚固，锚索锚固后保证外露长度控制在0.15～0.25 m 范围内，锚索锚固后安装托盘然后在锚索外露端安装锁具，并采用张拉千斤进行预紧，锚索预紧后保证托盘与顶板接触严实。

2.3 梯形梁棚支护

为了提高两帮煤柱支撑作用力，削弱垂直应力对两帮煤柱破坏作用，在工作面超前应力区架设梯形梁棚代替传统的单体支柱。

1）18105 回风顺槽应力区架设的梯形梁棚主要由顶梁、棚腿、卡缆、连接杆等部分组成，棚腿长度为3.5 m，采用U29 型钢梁制成，顶梁长度为4.2 m，宽度为0.5 m，顶梁采用10 号槽钢焊制而成，整体成梯形状。

2）梯形梁梁棚架设时先安装棚腿，棚腿与巷帮之间采用锚杆进行固定，棚腿安装后安装顶梁，顶梁与棚腿之间采用卡兰进行固定，顶梁安装后保证顶梁与顶板接触严实，梯形梁棚安装间距为1.0 m，待所有梯形梁棚安装后在棚腿之间采用拉杆进行固定。

3 结语

截止2020 年8 月2 日工作面已回采至715 m，工作面已过F5 断层影响区，通过对工作面过断层应力区期间围岩失稳机理进行分析后，并及时采取合理有效的围岩控制技术，工作面在后期回采过程中18105 回风顺槽应力区围岩破坏现象得到了有效改善，通过实测顶板下沉量降低至0.18 m，两帮收敛量降低至0.24 m，底鼓量降低至0.21 m，有效保证了工作面安全高效回采，取得了显著应用成效。