孤岛工作面回采支护技术分析及研究

郝记鹏

（晋城煤业集团调度指挥中心，山西 晋城 048006）

引言

随着矿井“跳采”方式的回采，孤岛面的形成是不可避免的。孤岛工作面对回采会造成各方面不利因素，施工技术复杂、难题较多，管理上更是难题，直接影响到安全生产和经济效益，所以科学、合理组织孤岛面施工是建设安全性矿井、实施精品孤岛的必然要求。现以成庄矿2318综放工作面为例分析孤岛工作面在回采过程中的支护技术。

1 2318工作面的概况

2318工作面井下位于成庄矿二盘区，北邻3102，南邻2104，西面为2320工作面，已回采完毕。东面为2316工作面，已回采完毕。2235为进风巷兼设备巷，2236为回风巷兼运输巷，2236副巷为专用排瓦斯巷（俗称：尾巷），走向长度为1 197.365m，倾 斜 长 为 193m，煤 层 厚 度 为6.01m。煤层倾角平均为6°，该工作面开采程序为放顶煤一次采全高，开采煤层为3号煤层。

2 巷道支护技术

2.1 地质情况

2235巷东邻2231巷，已回采完毕，2235巷与2231巷之间留设15m小煤柱，2236副巷是2320工作面留下来的原2240副巷，2236巷是2320工作面推进了700m之后开始掘进。2236副巷经受了2320工作面剧烈的回采动压的影响和2236巷掘进时掘进动压影响，巷道变形比较严重。导致2236副巷17～18横川之间出现冒顶，冒落高度为3m左右，受此影响，2236巷对应区段巷道顶板出现不同程度的下沉，顶板中部和靠近2236副巷侧顶板出现顶板破碎，有网兜现象发生。为了保证2318工作面的正常回采，必须在2235巷、2236巷和2236副巷原有支护基础上进行加固。

2.2 巷道原支护方式

1）顶部支护。顶部锚杆原设计为5根，锚杆间距为80cm，锚杆排距为100cm。顶部锚索为单体锚索，每隔一排施工两根锚索，间距为172cm，排距为200cm。

2）巷道两帮支护。巷帮锚杆为4根，间距为80cm，锚杆排距为100cm。巷帮锚索每隔一排施工一根，排距为200cm。

2.3 巷道加固支护方式

1）顶板补打锚索。在2235巷补强顶锚索，锚索位置布置在巷道顶板原有相邻锚索之间，按“3－3－3”方式布置，保证每排钢筋梯中间有三根锚索支护顶板。在2236巷补强顶锚索，锚索位置布置在巷道顶板原有相邻锚索之间，按“2－2－2”方式布置，保证每排钢筋梯中间有两根锚索支护顶板。

2）巷道注水泥浆加固。注水泥浆的目的是充填受回采影响后，巷道围岩发生离层、开裂而形成的破碎裂隙，将破碎的巷道围岩进行重新组合，尽量恢复并构成较为完整的岩体结构，从而有利于已有锚杆锚索联合支护加固时力的传递，大幅度提高锚网支护加固质量和效果。因此，注水泥浆加固是对巷道进行整个加固的基础，也是保证巷道加固质量的基本条件。

注浆材料采用水泥浆技术进行加固。水泥浆填塞1mm以上缝隙，同时阻断化学浆沿巷道表层渗流通道；化学浆充填微裂隙并改善水泥浆充填裂隙后对破碎围岩的黏接效果。

水泥浆：2235巷、2236巷、2236副巷正常注浆使用525号普通硅酸盐水泥配合XPM添加剂配制水泥浆，大范围漏浆进行注浆堵漏时，采用压注水泥＋水玻璃双液浆进行堵漏。水泥浆中水灰比为0.5∶1.0～0.8∶1.0。

为保证加固效果，在采用注水泥浆加固技术后，对巷道局部锚杆和锚索支护失效的巷道区段，在巷道围岩进行水泥注浆后重新进行注浆锚索补强加固。注浆锚索补强加固的目的是在巷道围岩恢复完整的岩体结构性后，对巷道围岩周边加上较强的边界条件，使其具有高强的围岩承载能力，充分发挥连续岩体自身的主动承载能力，进而抵抗应力重新分布过程中巷道围岩的变形位移，确保巷道在受采动影响后断面满足生产需求。

注浆锚索支护材料主要包括Φ22mm强力锚索及其配套的构件，注浆锚索距底板1 000mm，每隔一排施工一根，排距为2 000mm。

3）巷道架设铁梁支护。进、回风顺槽采用在两排钢带中间套设工字钢梁进行支护，进、回风顺槽超前支护20m以内保证“一梁四柱”、20～100m保证“一梁三柱”的支护方法。单体液压支柱根据工作面顺槽巷道高度使用DW31.5—200／100或DW35—200／100型单体液压支柱，支护距离从工作面煤壁算起保证三个生产班超前支护距离班班不少于100m，所以单体液压支柱要用小链联接好，单体液压支柱初撑力不小于90kN。并且在底板松软处单体液压支柱全部穿柱鞋，防止单体液压支柱钻底。

3 工作面顶板管理技术

由于孤岛工作面顶板压力大，工作面顶板破碎，片帮严重，液压支架工作阻力增大，如果不及时支护，易造成冒顶。根据这一特点，在此期间，采取以下措施加强工作面顶板支护。

3.1 工作面及上下端头三角区留小煤皮护顶

工作面割煤时，工作面及上、下端头三角区一般留0.2～0.4m厚顶煤护顶，减少对顶板震动，保持顶板的整体性，同时能有效防止支架将顶网推破，造成漏矸。过机头、机尾时，顶煤可适当留厚，采高和巷道保持10～15m平缓过渡。

3.2 液压支架主动控制顶板

1）工作面回采过程中必须保持支架前梁接顶严密，并具有足够的初撑力。采高发生变化时要及时调整液压支架前后立柱加长段。严禁空顶作业，严禁前梁上有浮矸。

2）保证支架有合理的支护阻力。加强液化系统的检修和维护，保证系统供液压力达规定值（达到30MPa以上）。支架工操作液压支架要持证上岗，规范操作，在升起液压支架时，要保证初撑力符合要求，初撑力不小于24MPa。

3）工作面生产过程中要尽可能缩小端面距。必须坚持追机拉架和超前拉架，减少端面空顶距离和空顶时间，端面空顶距离不大于0.3m。

4）拉超前架时，由经验丰富的支架工操作，要坚持采取“擦顶带压拉架、少降快拉”，降低顶板下沉量，保持顶板完整。

3.3 工作面基础工程质量管理

采煤机司机要控制好工作面采高，采高控制在2.7～2.8m，严禁超高割煤，顶底板割平，严格按“三直二平”的要求执行，特别工作面顶、底板要割平、割直，确保液压支架有良好的受力状态。

1）适当降低采高，采高可控制在2.6～2.8m之间，片帮现象能有所减少。

2）工作面煤壁发生片帮时，如片帮深度不超过1m时，可及时把支架护帮板伸出，维护顶板，必要时及时超前拉架支护顶板；如煤壁片帮深度较宽，液压支架本身无法有效支护顶板时，易造成冒顶，可在支架前梁与煤壁架设走向板梁，每架两根长度1.5～2.0m的红松板梁，片帮深度超过2m时，要在工作面煤壁打贴帮单体液压支柱，用于超前支护，上方用板皮、道木等材料接实顶板。

4 孤岛工作面的矿压观测

根据2318孤岛面的回采实践，片帮、冒顶现象多出现在工作面周期来压，所以就必须摸清顶板运动发展变化规律。为此，在工作面安设10块电脑圆图仪（1号～127号支架，每隔12架安设一块）来对工作面顶板进行矿压观测，通过矿压观测，不仅可以掌握工作面顶板运动变化规律，而且可以及时优化支护参数，找出最合理的支护方式。对于特殊地段进行矿压观测，可以在工作面顶板动态发生异常时，进行提前报警，在工作面来压前期和工作面前方即将出现构造或顶板破碎时，进行预警，及时采取有效支护措施，确保回采顺利进行。

5 结语

通过对成庄矿2318孤岛工作面在复杂条件下回采，在巷道支护和工作面顶板管理技术方面进行了分析及研究，取得了很好的经验，为以后孤岛工作面的顺利回采和矿井现代化建设奠定了一定的基础。