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摘要：本文根据红柳林15206综采工作面实际情况，分析了回撤通道初次支护方案，提出了综采工作面回撤通道加强支护方案设计，并对5-2煤垛式支架参数设计进行了研究。
关键词：红柳林;综采工作面;回撤通道;加强支护
一、工作面概况
15206综采工作面地表无村庄，工作面开口位置地表位于回风井场地以南。工作面地表北部地势较平坦，以沙丘、黄土地貌为主，南部受冲沟切割，以梁峁沟谷地貌为主，梁峁区植被覆盖，沟谷受流水冲刷切割较深，沟谷两侧边坡较陡，靠南有部分耕地。工作面地表自然形成南北向的分水岭，东侧冲沟汇入马牙岔，西侧冲沟汇入肯铁令沟。沟内一般为棕红色粘土，局部受侵蚀基岩出露，雨季时容易汇集大量山洪。
15206回采工作面位于南一盘区东部，南邻红柳林井田边界煤柱，北部为5-2号煤辅运大巷;东部为回采完毕的15205工作面，西部为实体煤层。该面5-2煤层厚度6.05～28.6 m，平均厚度7.23m，属中厚-特厚煤层，结构简单。走向长3054m，倾向长358m。地表盖层厚度为35～204米，由于局部冲沟侵蚀严重，预计回采地表汇水可能会对工作面回采造成一定影响。东部为回采完毕的15205工作面，西部为15207综采工作面掘进煤层，15205工作面老顶已完全垮落，顶板已不会对15206产生影响，但15205老空涌水会导致15206回风巷涌水量增加。
二、15206工作面回撤通道初次支护方案
15206工作面主回撤通道初次支护方案如下：
锚杆：主回撤通道顶板采用Φ20×2600mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距1000mm×1000mm;辅回撤通道顶板采用Φ20×2600mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距1100mm×1000mm;主回撤通道开采帮采用Φ18×2200mm玻璃钢锚杆，间排距1000mm×1000mm;主回撤通道非开采帮与辅回撤通道两帮采用Φ18×2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距1000mm×1000mm。
锚索：主回撤通道顶板每排4根锚索，直径17.8mm，长7300mm，间排距2000mm×2000mm;辅回撤通道顶板每排2根锚索，间排距2000mm×2000mm。
W钢带：长5200mm，宽度250mm，厚度4mm，与锚索联合支护。
托梁：Φ16圆钢焊制，纵向布置与帮部锚杆联合支护。
金属网：采用8号铁丝编织的金属菱形网，网孔规格为：40mm×40mm，挂网高度3400mm。
三、15206综采工作面回撤通道加强支护方案设计
根据理论计算结果和15205工作面回撤通道和现场监测结果，认为回撤通道锚网索支护已能够有效控制回撤通道在回采前中期的变形。但在工作面末采阶段，主回撤通道与各联巷交汇处顶板下沉量较大，为控制巷道交汇处的顶板下沉以保证支架的顺利回撤，需要对联巷口处顶板锚网索支护进行加强;主回撤通道煤柱侧帮中部在回采后期整体片帮鼓出现象较严重，与联络巷交汇处抹角片帮破坏较严重，对支架的撤出会造成一定影响，需要进行加强支护。辅回撤通道整体变形破坏现象不明显，不进行加强支护。
1、主回撤通道与联络巷交汇处加强支护范围
根据主回撤通道和联络巷高度，可计算得到主回撤通道非开采帮和联络巷破坏区长度分别为7.2m和8.5m。
根据15205工作面现场监测结果，主回撤通道中部三条联络巷交汇处变形较大，两端联络巷变形量较小，因此1、5联络巷顶板加强支护范围取8m，2～4联络巷顶板加强范围取10m;主回撤通道与回风、胶运顺槽交汇处加强范围取4m。
2、锚网索加强支护方案
根据以上计算结果，确定具体加强支护方案如下：
（1）主回撤通道与顺槽、联络交汇处顶板加强支护参数
顶板加强支护范围：主回撤通道与回风、胶运顺槽交汇处支护范围分别向顺槽和主回撤通道延伸4m;1、5联巷支护范围分别向联巷和主回撤通道延伸8m;2、3、4联巷支护范围分别向联巷和主回撤通道延伸10m。
在原锚索支护中间隔每排补打3根锚索，直径17.8mm，长7300mm，靠近开采帮锚索安设角度与垂线成10°，施加预紧力130kN。主回撤通道顶板加强锚索间排距2500mm×2000mm，与W型钢带联合支护;联络巷顶板加强锚索间排距2000mm×2000mm，与W型钢带联合支护。W钢带长5200mm，宽度250mm，厚度4mm。
（2）主回撤通道煤柱侧帮加强支护参数
在初次支护锚杆中间隔补打Φ18×2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，排列方式矩形，间排距1000mm×1000mm，施加预紧力50kN。
（3）主回撤通道与顺槽、联络巷交汇抹角加强支护参数
在初次支护锚杆中间隔补打Φ18×2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆及钢筋梯子梁，排列方式矩形，錨杆间排距1000mm×1000mm，锚杆施加预紧力50kN，钢筋梯子梁横向布置。钢筋梯子梁用Φ16圆钢焊制。
（4）单体液压支柱支护
主回撤通道内不进行单体支护。在末采阶段应根据现场监测数据，若主回撤通道内存在局部变形较大情况，再采用单体液压支柱进行局部加强。
四、5-2煤垛式支架参数设计
1、工作面超前应力分析
煤体中的应力可以分为三个区：应力降低区，应力升高区和原岩应力区。工作面前方煤体中的应力集中是超前支承压力作用形成的。工作面煤壁前方一定范围内煤体发生屈服破坏，支承压力峰值向煤层深部转移，直到达到新的应力平衡。在支承压力作用下煤壁前方煤体出现破裂和屈服，相对应地出现煤层破裂区与塑性区，塑性区与弹性区交界处煤体所受超前应力达到最大值，随后应力水平呈下降趋势，直到达到原岩应力。对采煤工作面煤体超前应力分布进行研究，可以确定末采阶段回撤通道受动采影响的起始距离，并及时采取合理采煤工艺，以免通道受到工作面受采动影响而发生顶板整体大幅度下沉，影响设备回撤工作的安全快速进行。
通过计算可以得出，在工作面前方约1.35～5.02m，煤体发生塑性变形及屈服破坏（随着埋深增加，塑性区宽度加大）;同时得出超前应力影响范围在工作面前方60m左右，即工作面距通道60m左右时，应结合上覆岩层破坏移动特点，及时采取有效采煤工艺及支护措施，减小工作面采动对回撤通道的影响，最大限度保持通道的稳定性。
2、垛架参数设计
由于回撤通道垛架主要受到上覆岩层压力作用，而受采动影响相对较小，所以在进行垛架参数设计时，应该根据末采阶段顶板破坏结构，依据最不利情况进行设计计算。
根据15206工作面采煤规程，本工作面采用全部垮落法管理采空区顶板，使用郑州煤机厂和平顶山煤机厂生产的ZY17000/32/70D型二柱掩护式液压支架支撑工作面顶板。
通过对顶板压力和回撤通道支架承受压力的估算，得出用于加固支护巷道顶板的液压支架的支护阻力应不小于，因此，考虑煤矿实际情况和现有支护状况，回撤通道应全部采用额定工作阻力为18000kN的垛式支架进行加强支护。
3、末采阶段未开采煤柱应力分析
在即将与工作面贯通前预掘回撤通道容易发生整体性失稳。此时，如果工作面未开采部分形成的窄煤柱发生脆性破坏，失去承载能力，容易导致上方顶板整体下沉，发生液压支架压死现象。
由上述分析可以看出，当工作面推采至距回撤通道12.5～17.6m时，剩余煤柱开始发生屈服破坏，回撤通道受到工作面影响程度明显增大，此时应对煤柱密切监测，同时应当对通道各支护体系进行检查，保证支架、锚杆（索）充分发挥支护效应，必要时在采取停采等措施防止因动压过大引起煤柱脆性破坏。同时应当严格控制开采速度，并按照末采阶段顶板破坏特点设计开采工艺。
关键词：红柳林;综采工作面;回撤通道;加强支护
一、工作面概况
15206综采工作面地表无村庄，工作面开口位置地表位于回风井场地以南。工作面地表北部地势较平坦，以沙丘、黄土地貌为主，南部受冲沟切割，以梁峁沟谷地貌为主，梁峁区植被覆盖，沟谷受流水冲刷切割较深，沟谷两侧边坡较陡，靠南有部分耕地。工作面地表自然形成南北向的分水岭，东侧冲沟汇入马牙岔，西侧冲沟汇入肯铁令沟。沟内一般为棕红色粘土，局部受侵蚀基岩出露，雨季时容易汇集大量山洪。
15206回采工作面位于南一盘区东部，南邻红柳林井田边界煤柱，北部为5-2号煤辅运大巷;东部为回采完毕的15205工作面，西部为实体煤层。该面5-2煤层厚度6.05～28.6 m，平均厚度7.23m，属中厚-特厚煤层，结构简单。走向长3054m，倾向长358m。地表盖层厚度为35～204米，由于局部冲沟侵蚀严重，预计回采地表汇水可能会对工作面回采造成一定影响。东部为回采完毕的15205工作面，西部为15207综采工作面掘进煤层，15205工作面老顶已完全垮落，顶板已不会对15206产生影响，但15205老空涌水会导致15206回风巷涌水量增加。
二、15206工作面回撤通道初次支护方案
15206工作面主回撤通道初次支护方案如下：
锚杆：主回撤通道顶板采用Φ20×2600mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距1000mm×1000mm;辅回撤通道顶板采用Φ20×2600mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距1100mm×1000mm;主回撤通道开采帮采用Φ18×2200mm玻璃钢锚杆，间排距1000mm×1000mm;主回撤通道非开采帮与辅回撤通道两帮采用Φ18×2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，间排距1000mm×1000mm。
锚索：主回撤通道顶板每排4根锚索，直径17.8mm，长7300mm，间排距2000mm×2000mm;辅回撤通道顶板每排2根锚索，间排距2000mm×2000mm。
W钢带：长5200mm，宽度250mm，厚度4mm，与锚索联合支护。
托梁：Φ16圆钢焊制，纵向布置与帮部锚杆联合支护。
金属网：采用8号铁丝编织的金属菱形网，网孔规格为：40mm×40mm，挂网高度3400mm。
三、15206综采工作面回撤通道加强支护方案设计
根据理论计算结果和15205工作面回撤通道和现场监测结果，认为回撤通道锚网索支护已能够有效控制回撤通道在回采前中期的变形。但在工作面末采阶段，主回撤通道与各联巷交汇处顶板下沉量较大，为控制巷道交汇处的顶板下沉以保证支架的顺利回撤，需要对联巷口处顶板锚网索支护进行加强;主回撤通道煤柱侧帮中部在回采后期整体片帮鼓出现象较严重，与联络巷交汇处抹角片帮破坏较严重，对支架的撤出会造成一定影响，需要进行加强支护。辅回撤通道整体变形破坏现象不明显，不进行加强支护。
1、主回撤通道与联络巷交汇处加强支护范围
根据主回撤通道和联络巷高度，可计算得到主回撤通道非开采帮和联络巷破坏区长度分别为7.2m和8.5m。
根据15205工作面现场监测结果，主回撤通道中部三条联络巷交汇处变形较大，两端联络巷变形量较小，因此1、5联络巷顶板加强支护范围取8m，2～4联络巷顶板加强范围取10m;主回撤通道与回风、胶运顺槽交汇处加强范围取4m。
2、锚网索加强支护方案
根据以上计算结果，确定具体加强支护方案如下：
（1）主回撤通道与顺槽、联络交汇处顶板加强支护参数
顶板加强支护范围：主回撤通道与回风、胶运顺槽交汇处支护范围分别向顺槽和主回撤通道延伸4m;1、5联巷支护范围分别向联巷和主回撤通道延伸8m;2、3、4联巷支护范围分别向联巷和主回撤通道延伸10m。
在原锚索支护中间隔每排补打3根锚索，直径17.8mm，长7300mm，靠近开采帮锚索安设角度与垂线成10°，施加预紧力130kN。主回撤通道顶板加强锚索间排距2500mm×2000mm，与W型钢带联合支护;联络巷顶板加强锚索间排距2000mm×2000mm，与W型钢带联合支护。W钢带长5200mm，宽度250mm，厚度4mm。
（2）主回撤通道煤柱侧帮加强支护参数
在初次支护锚杆中间隔补打Φ18×2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，排列方式矩形，间排距1000mm×1000mm，施加预紧力50kN。
（3）主回撤通道与顺槽、联络巷交汇抹角加强支护参数
在初次支护锚杆中间隔补打Φ18×2200mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆及钢筋梯子梁，排列方式矩形，錨杆间排距1000mm×1000mm，锚杆施加预紧力50kN，钢筋梯子梁横向布置。钢筋梯子梁用Φ16圆钢焊制。
（4）单体液压支柱支护
主回撤通道内不进行单体支护。在末采阶段应根据现场监测数据，若主回撤通道内存在局部变形较大情况，再采用单体液压支柱进行局部加强。
四、5-2煤垛式支架参数设计
1、工作面超前应力分析
煤体中的应力可以分为三个区：应力降低区，应力升高区和原岩应力区。工作面前方煤体中的应力集中是超前支承压力作用形成的。工作面煤壁前方一定范围内煤体发生屈服破坏，支承压力峰值向煤层深部转移，直到达到新的应力平衡。在支承压力作用下煤壁前方煤体出现破裂和屈服，相对应地出现煤层破裂区与塑性区，塑性区与弹性区交界处煤体所受超前应力达到最大值，随后应力水平呈下降趋势，直到达到原岩应力。对采煤工作面煤体超前应力分布进行研究，可以确定末采阶段回撤通道受动采影响的起始距离，并及时采取合理采煤工艺，以免通道受到工作面受采动影响而发生顶板整体大幅度下沉，影响设备回撤工作的安全快速进行。
通过计算可以得出，在工作面前方约1.35～5.02m，煤体发生塑性变形及屈服破坏（随着埋深增加，塑性区宽度加大）;同时得出超前应力影响范围在工作面前方60m左右，即工作面距通道60m左右时，应结合上覆岩层破坏移动特点，及时采取有效采煤工艺及支护措施，减小工作面采动对回撤通道的影响，最大限度保持通道的稳定性。
2、垛架参数设计
由于回撤通道垛架主要受到上覆岩层压力作用，而受采动影响相对较小，所以在进行垛架参数设计时，应该根据末采阶段顶板破坏结构，依据最不利情况进行设计计算。
根据15206工作面采煤规程，本工作面采用全部垮落法管理采空区顶板，使用郑州煤机厂和平顶山煤机厂生产的ZY17000/32/70D型二柱掩护式液压支架支撑工作面顶板。
通过对顶板压力和回撤通道支架承受压力的估算，得出用于加固支护巷道顶板的液压支架的支护阻力应不小于，因此，考虑煤矿实际情况和现有支护状况，回撤通道应全部采用额定工作阻力为18000kN的垛式支架进行加强支护。
3、末采阶段未开采煤柱应力分析
在即将与工作面贯通前预掘回撤通道容易发生整体性失稳。此时，如果工作面未开采部分形成的窄煤柱发生脆性破坏，失去承载能力，容易导致上方顶板整体下沉，发生液压支架压死现象。
由上述分析可以看出，当工作面推采至距回撤通道12.5～17.6m时，剩余煤柱开始发生屈服破坏，回撤通道受到工作面影响程度明显增大，此时应对煤柱密切监测，同时应当对通道各支护体系进行检查，保证支架、锚杆（索）充分发挥支护效应，必要时在采取停采等措施防止因动压过大引起煤柱脆性破坏。同时应当严格控制开采速度，并按照末采阶段顶板破坏特点设计开采工艺。