綜采工作面過空巷的技術研究

郭佰壯

（神華億利能源有限責任公司黃玉川煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 017200）

綜采工作面過空巷的技術研究

郭佰壯

（神華億利能源有限責任公司黃玉川煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 017200）

以霍洛灣煤礦綜采工作面順利通過5條空巷為例，歸納總結了東勝煤田半隱伏式井田綜采工作面成功通過高于采高的空巷一些經驗，分析出綜采工作面過空巷時推進速度普遍較低的主要原因，研究提出空巷采用無腿棚配合單體液壓支柱支護，無腿棚上架設木垛接頂并充填羅克休的施工工藝，優化勞動組織、完善安全技術措施，使綜采工作面安全、順利、快速的通過空巷得到了保障。

綜采工作面；通過空巷；無腿棚、羅克休；優化勞動組合

霍洛灣煤礦是一個大型現代化礦井，以開采中厚煤層為主，2007年霍洛灣煤礦進行了改擴建改造，因其2007年以前為房柱式炮采，在布置22101首個綜采工作面時，面內所轄5條既有巷道（為原設計房柱式炮采準備巷道）成為廢棄的空巷，綜采工作面能否順利通過空巷，成為該礦生產中的一個重要環節，這決定著在改擴建完成后，該礦能否順利達產起著關鍵性作用。因此，綜采工作面如何安全、順利、快速的通過空巷，是亟待解決的問題。

1 概況

1.1 礦井概況

霍洛灣井田位于內蒙古自治區鄂爾多斯市伊金霍洛旗東南，霍洛灣煤礦原屬伊金霍洛旗，是地方國營煤礦，1992年5月開始建設，1997年由神華集團接受并繼續建設，生產能力為2.0 Mt/a，現經改擴建后，生產能力為3.0 Mt/a，井田內相對高差在100 m左右，瓦斯等級為低瓦斯礦井，2－2、3－1為主采煤層，采煤方式為綜采。

1.2 工作面概況

22101工作面是霍洛灣煤礦技改后的首個綜采工作面，22101工作面長249 m，布置長度1 510 m，推進長度1 403 m，煤層傾角10°～30°。煤層厚度2.3 m～2.6 m，容重 1.28 t/m3，儲量 116 萬 t，設計采高2.4 m，地面標高1 181.4 m～1 277.9 m，煤層底板標高1 075 m～1 100.35 m，可采儲量110萬t，本工作面回采率為95%。可采期6.5個月。

1.3 空巷描述

22101綜采工作面內空巷共計5條，與切眼平行巷道的長度由工作面向回采方向依次為：1號75.7 m，2號115.3 m，3號52.8 m，與切眼近似垂直的巷道長度為4號356.6m，與切眼垂直的巷道長度為5號20m。工作面空巷布置示意圖，見圖1。

圖1 工作面空巷布置示意圖 /m

各空巷平均寬度在6.5 m，高度在4 m，比工作面采高高出1.6mm左右，巷道頂部還有為房柱式炮采留的1.2m左右厚的護頂煤。

2 過空巷前準備

2.1 優化組織

2.1.1 礦成立專項過空巷小組

（1） 指揮領導組

職責：對整個空巷支護施工及貫通推進工作統一指揮、協調，調度室每2 h對井下施工情況進行一次統計，及時將存在的問題向指揮領導小組匯報。

（2）安全質量監督組

職責：負責空巷支護施工及過空巷期間的安全、質量監督檢查。

（3）施工技術組

職責：為空巷支護施工及空巷貫通推進提供技術指導和支持。

（4）設備檢查維護組

職責：在工作面貫通空巷臨近時，老頂最后一次周期來壓之前，檢修好工作面及運輸系統所有設備，保證設備正常運行。

（5）現場指揮組

職責：負責空巷支護施工及貫通空巷的現場管理。

（6）材料供應保障組

職責：為空巷支護施工及空巷貫通做好物料供應及后勤保障。

2.2 合理安排工作流程

空巷頂板加強支護（用11號工字鋼制作間距0.8 m無腿棚，上鋪設鉛絲網，上鋪設30 mm厚木板，上鋪設風筒布，上木垛絞架接頂，充填密封1號）→液壓單體柱支護→工作面機電設備點檢與維護（保證各設備在通過期間運行正常）→工作面推進（嚴格掌握推進速度、采高、調斜等）→貫通前40 m依據頂板周期來壓情況調整推進速度→貫通前15 m調整采高→貫通→支架前伸縮梁前探挑梁→清理浮煤→過空巷→正?；夭?。

2.3 空巷支護

2.3.1 空巷支護方法

2.3.1.1 1、2、3 號空巷支護

1）鋼梁上架設木垛進行接頂

在無腿棚鋼梁上鋪10號金屬網片，金屬網片上鋪3 cm厚松木板，松木板上鋪風筒布，在鋪好風筒布的無腿棚鋼梁上打木垛；架設木垛前，由風筒布向下穿釘子，確定木垛十字交叉點必須在鋼梁上，由釘子位置在鋼梁上噴白漆，確定單體液壓支柱的支撐位置。

2）制造人工假頂

將鋼梁以上至頂板區域用充填料進行充填，充填材料采用瑞米充填/密封I號（Carbofill），發泡率20倍以上，強度不低于0.25 MPa；初凝時間90 s；終凝時間為10 min；阻燃。保證綜采設備在通過此區域時，人工假頂起到支撐作用?？障锔叨葹? m，棚架高度2.4m，密封Ⅰ號充填高度約1.6m。在充填之前進行梁端打兩個支柱，以滿足充填壓力，保證托架不被壓脫鉤。充填時，用兩臺氣動泵由巷道兩頭向巷道當中進行充填。預備一袋棉紗，有縫隙時及時封堵。

注漿孔布置采取五花眼布置方式，與巷道平行和垂直方向相鄰兩眼間距均為3 m，加大充填密度，以保證充填效果。1號空巷長75.6 m，共73個孔；2號空巷長115.3 m，共119個孔；3號空巷長52.8 m，共55個孔?？组g距及每孔注漿量根據現場情況可適當調整，以注滿接頂為準。注漿孔布置圖，見圖2。

圖2 注漿孔五花眼布置圖

3）鋼梁下液壓單體進行支護

單體支柱1梁8柱，嚴格按照施工圖支設；支柱必須支在木垛十字交叉點上；超高點必須加設鐵鞋；支柱初撐力必須達到15 MPa；單體與鋼梁之間必須設立單獨的防倒繩；支柱三用閥卸液口必須統一朝向煤壁側；鋼梁下單體分次分段注液，使同一根鋼梁下單體均能達到初撐力要求。1、2、3空巷支護斷面圖，見圖3。

圖3 1、2、3空巷支護斷面圖

2.3.1.2 4、5號空巷支護

將4號、5號巷道原有木垛拆除，在巷道頂板上注錨索補強支護，錨索三花布置，間排距2 m；在原有無腿棚鋼梁下，架設礦用12號工字鋼支架預挑的縱鋼梁，縱鋼梁與無腿棚之間用φ16 mm圓鋼U型卡固定，在縱鋼梁下打單體，單體支撐位置必須對準木垛十字交叉點，一梁六柱；支柱初撐力必須達到15MPa以上。4、5號空巷支護斷面圖，見圖4。

圖4 4、5號空巷支護斷面圖

2.4 過空巷前技術工作準備

1）根據井上、下對照圖，各空巷地面標高1194.6 m～1228.6m之間，空巷頂板標高為1091.755m，空巷垂深在120 m左右；2－2煤層頂板偽頂為砂質泥巖、泥巖，易冒落，直接頂、老頂為粉砂巖、細砂巖，底板為砂質泥巖、細砂巖。過空巷期間，頂板能隨著工作面推進而自然垮落，采煤工作面煤壁前方形成的支承壓力隨著工作面的推進而不斷向前移動，前支承壓力峰值的位置可深入工作面煤體內2 m～10 m，即工作面推進距空巷此范圍內片幫最為嚴重，距空巷此段距離時，回采特別注意安全；根據綜采工作面頂板壓力動態觀測表推斷，工作面前35架和后35架周期來壓步距在16 m，且周期來壓不很明顯；工作面中段周期來壓步距在12 m，周期來壓劇烈；距空巷20m時，及時調整推進速度，如果割到距空巷4 m時，不來壓，必須停止推進，等周期來壓過后方可正常推進。當工作面推進到距空巷20m時，地測站應在回風順槽正幫上每隔5m做一個空巷鋼梁頂、底板水平標高標志。每班對回順、運順的推進距離進行測量，及時掌握和調整工作面的推進度；跟班隊長和技術人員隨時掌握工作面頂板、底板與對應的空巷頂板、底板高低情況，根據空巷實測剖面圖，確保過空巷工作面頂、底板與空巷鋼梁頂、底板相平。

2）控制采高。當工作面推進到距空巷20m處，開始調整采高，采高范圍調到2.4 m～2.6 m，確保與空巷貫通時，現有工作面頂、底板標高與空巷鋼梁、底板標高一致。這時，綜采隊技術人員應根據采煤機滾筒直徑φ1 800 mm，給空巷靠近貫通側的單體上用反光安全帶作以距底板1 800 mm的標記，以便貫通期間煤機司機掌握工作面和空巷底板標高情況，及時進行調整工作面。

2.5 施工要求

2.5.1 過空巷前工作面工程質量要求

過空巷前必須將工作面及兩端頭區域的浮煤、浮矸及雜物徹底清理干凈，保證煤質。根據工作面兩頭推進距離，及時調整工作面兩頭的推進距離，保證過空巷期間運輸機不上下竄動。在刮板運順機竄動允許的情況下，將工作面適當調斜，使機頭超前機尾，以減少工作面同時揭露平行空巷的范圍，避免工作面冒頂、切頂的危險。

2.5.2 過空巷前工作面機電設備的要求

在過空巷前對所有工作面設備及皮帶系統設備進行一次全面的檢查，發現問題及時處理，嚴禁設備帶病運行；工作面所有設備必須提前檢修到位，電器設備及電纜完好，保護靈敏可靠，保證過空巷時無帶病設備；綜采隊提前做好所有設備的備品、備件計劃，并儲備到位；過空巷前三天所有設備廠家服務人員必須駐礦，隨時解決過空巷期間的設備存在問題。

3 空巷貫通及推進

3.1 4號、5號空巷推進

工作面在4號、5號空巷推進時，煤機司機每割一刀，支架工要把空巷段支架超前移架，及時挑住鋼梁，煤機司機進入空巷觀察空巷頂底板與工作面頂底板的相對位置，使工作面底板與空巷底板持平；在空巷回撤單體人員，應及時把鐵柱靴一并回撤，把由于移架造成的歪斜的單體重新扶正；空巷與工作面交叉地段，頂板壓力較大，移架后確保每架達到初撐力要求，并及時把前梁打出；煤機過空巷段時，適當放慢煤機速度，并適當控制采高，防止空巷交叉口處的出現臺階現象。

3.2 1號、2號、3號空巷推進

1號，2號，3號空巷推進距離空巷20 m時，逐漸調整采高，直到與空巷鋼梁及底板高度一致。在與空巷中的調車硐室貫通后，煤機司機必須對照空巷剖面圖，在空巷實地查看頂底板起伏變化情況、高度及調車硐室的基本情況，及時調整工作面的高度及起伏變化，確保貫通質量。工作面與空巷貫通時，采煤機的運行速度控制在2 m/min左右,防止滾筒誤割鋼梁、單體支柱。過空巷時，支架與鋼梁接頂壓力必須保證推動溜子。過空巷期間，每班額外配備2名支架工對空巷段進行追機拉架，及時挑住鋼梁；工作面與空巷貫通后，當溜槽推至單體處時，采取每正常推進一刀機頭少割一次三角煤，讓支架盡可能多的挑住鋼梁，在減少控頂距的同時，便于一次能更多地回撤單體；工作面與空巷貫通后，現場具備挑梁條件的先挑梁，不具備挑梁條件的，先將浮煤徹底清理干凈，然后挑梁。使液壓支架前移與空巷提前架好的鋼梁搭接，搭接長度不小于400 mm，對于個別搭接不上的工字鋼可借助木墊板配合φ200 mm、長1.75 m的半圓木，用液壓支架將鋼梁挑住，將液壓支架升緊，達到設計值為25.2 MPa的初撐力。工作面貫通空巷后，待煤機從機尾向機頭方向并通過貫通段，頂板壓力穩定后，回撤單體人員方準進入空巷回撤單體過空巷期間，必須保證工作面中部至機尾的溜子及頂底平直。割煤時煤機司機與支架工密切配合，采用超前拉架即支架不得滯后煤機前滾筒3架，防止工作面出現漏矸現象。先挑梁后推溜，以小段推溜為主，每次推溜長度不得超過10架，以免推倒單體。

4 小結

國內同行業內綜采工作面過空巷不是先例，但過如此復雜的空巷還是鮮見，這次能順利的通過空巷，與精心的組織、安全技術的編制和選擇合理的支護形式是分不開的。通過制定和運用上述一系列管理、技術和安全措施，霍洛灣煤礦綜采隊安全、順利的通過了22101工作面內的5條空巷，達到了預期的經濟和技術效果。

[1]王安.現代化億噸礦區生產技術[M].北京：煤炭工業出版社，2005.

[2]張榮立，何國緯，李鐸.采礦工程設計手冊[M].北京：煤炭工業出版社，2003.

[3]國家安全生產監督管理總局、國家煤礦安全監察局.煤礦安全規程[M].北京：煤炭工業出版社，2009.

Abstract:Taking the example of successfully passing 5 abandoned roadways of fully-mechanized mining face in Huoluowan mine,the paper summarizes some experiences in semi-concealed field of Dongsheng mine,analyzes the main reasons of low driving-speed of passing,proposes the combined supporting method (legless support and single hydraulic support)in the abandoned roadway and the technique of wood cribs to the top of the legless support and Rocksil filling,optimizes labor organization,perfects the safety measurements,and guarantees safe and fast passing abandoned roadways.

Key words:fully-mechanized mining face;passing abandoned roadway;legless support;Rocksil;optimize labor organization

編輯：徐樹文

Study on Passing Abandoned Roadway in Fully-mechanized Mining Face

GUO Bai-zhuang

(Huangyuchuan Mine,Shenhua Yili Energy Group,Ordos Inner Mongolia 017200,China)

TD353

A

1672-5050（2010）09-0052-04

2010-06-30

郭佰壯（1979—），男，黑龍江齊齊哈爾人，本科，助理工程師，現從事采礦生產技術管理工作。