峪煌煤業二采區運輸巷過采空區技術探討

焦海軍

（山西煤炭運銷集團 沁水峪煌煤業有限公司，山西 沁水 048211）

1 工程概況

峪煌煤業井下二采區開采煤層為山西組2#煤層，煤層賦存于山西組中部，煤層厚度3.10～3.88 m，平均3.69 m。為全區穩定可采煤層，煤層結構簡單-較簡單，一般見0～3層夾矸，煤層頂板為泥巖、粉砂巖，底板為泥巖、砂質泥巖。在采區南部和北部有采空區。二采區運輸巷采用機軌合一布置，鋪設帶式輸送機及軌道，擔負二采區原煤運輸及材料、設備和矸石等輔助運輸任務。

二采區運輸巷設計規格為：5.0 m×3.0 m，矩形斷面，采用錨桿+鋼筋網+錨索聯合補強支護。頂錨桿采用左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，規格為Φ20 mm×2400 mm，采用網孔規格40 mm×40 mm的鋼筋網，頂錨桿每排7根，間距800 mm，排距800 mm。錨索采用低松弛預應力鋼絞線，規格為Φ15.24 mm×6500 mm，每排2根，間距2400 mm，排距1600 mm。巷道兩幫采用左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，規格為Φ20 mm×1800 mm，每排4根，間距800 mm，排距800 mm。

二采區運輸巷在掘進施工至279 m處時遇采空冒落區，冒落最大高度在10 m以上，冒落區范圍長約100 m，寬約50 m，根據揭露情況現直接通過采空區難度大，經研究決定采用穿2#煤層底板的方法通過采空區。工程布置見圖1。

2 技術方案

2.1 技術方案

（1）二采區運輸巷在掘進期間揭露采空冒落區，在經過幾次改變掘進方位繞過采空區的方法嘗試后，均未成功。后請設計院出具設計方案，給出“撞楔式注控頂固幫架設U型棚支護方案”，但是安全系數低、投入成本較高。最終經多方考慮，確定采用鉆底板、掘進巖巷，使用U29型鋼棚進行支護的方案通過采空區［1］。

（2）首先以-12°坡度向2#煤層底板鉆底掘進施工，當巷道鉆過2#煤層底板，且層間距達到7.5 m時，巷道以3°坡繼續施工87 m后，再以14°坡施工48 m穿過2#煤層頂板，再沿2#煤層施工至2201運輸順槽口，見圖2。

（3）過采空區巷道斷面采用拱形斷面，巷道凈寬4000 mm，凈高3310 mm，拱高1610 mm，凈斷面積10.64 m2。采用U29型鋼棚支護，棚距800 mm。鋼棚上方鋪設金屬菱形網，菱形網采用12#鐵絲編制，網孔規格40 mm×40 mm，網片規格長×寬=9000 mm×1000 mm，菱形網上方采用背板背緊背實，背板規格長×寬×厚=1000 mm×150 mm×80 mm的木板，背板間距1000 mm。

（4）巷道開口前10 m范圍內巷道支護采用錨網索支護，錨桿間、排距為900 mm。當施工巷道上方留頂煤厚度達到1.5 m時，再采用U29型鋼棚支護留頂割底掘進施工［2］。

（5）巷道變更方位后形成的盲巷通風部門要及時進行封閉。

（6）施工過程中，探放水部門要堅持“有掘必探”的原則，及時對施工巷道及采空區進行鉆探。巷道施工每隔10～5 m，要及時對頂板上方打鉆進行鉆探，每次鉆探鉆孔個數不少于3個。以便及時掌握巷道上方采空區積水情況及巷道頂板與2#煤層底板的層間距。

圖2 二采區運輸巷下穿采空區布置

2.2 U型棚支護技術要求

（1）架棚時，梁腿搭接處使用新型卡子，每處搭接上2個卡子，整體成線，螺母上齊擰緊。棚與棚之間用拉桿聯接穩固，每根梁、腿上一根拉桿，拉桿位于梁、腿的中間，交錯布置上齊成線。所架設的支架要對山，嚴禁前傾后仰［3］。

（2）棚梁和棚腿子搭接500 mm，必須使用槽鋼拉條，每棚使用1道，拉條位置：棚梁中線位置。

（3）架棚時，必須確保柱窩深度，柱窩深度不小于150 mm，并接至實茬。

（4）采用背板插嚴背實，嚴禁空幫空頂現象出現。

（6）架棚中，迎山角不超過設計0.5°，且不得向下山方向傾斜，巷道每6～8°有1°的迎山角；棚子架設要正，吊斜不得大于100 mm，另肩不大于50 mm。

另外還應做好架棚支護質量檢驗工作，具體檢驗要求如表1所示。

表1 架棚支護質量檢驗

3 架棚穿底板過采空區的優缺點

3.1 優點

采用穿底的方式通過采空冒落區，比直接通過撞楔法或者注漿等方式的安全系數高一些，相比注漿直接通過的方法，成本上相對降低。

（1）每米人工費：月工資按8000元/人計算，每米按投入10個工計算。為8000/30=266×10=2660+532(增加20%)=3192元

（2）每米鉆桿費用：按每米消耗3根鉆桿、3個鉆頭算，鉆桿長按3 m計算，150元/根，鉆頭30元/個。150×3+30×3=530元

（3）木背板：50元/塊。 50×12=240元（如增加另算）

（4）U型棚：1950元/棚，1.25架/m。 1950×1.25=2437.5元

（5）鋼筋網：18.2元/mm2，8.9m2/m，18.2×8.9=162元

每米總價為：

3192+450+90+240+2437.5+162=6571.5元

3.2 缺點及改進方法

架棚鉆底的方式過采空冒落區，為巖巷掘進，采用炮掘方式施工進度相對較慢，如果增加沖擊式鑿巖機進行破巖，代替人工放炮的方式，效率會相對提高［4］。人工炮掘作業，出渣方式及矸石影響全礦煤質的解決方法：

（1）鉆入底板后，采用刮板輸送機+人工出渣的方式，運輸環節多，工人的勞動強度大，掘進效率低，安全系數低。

（2）采用卡軌式耙巖機配合1 t礦車進行出渣運輸的方式，安全系數過低，《煤礦安全規程》規定高瓦斯、煤與瓦斯突出和有煤塵爆炸危險的煤巷、半煤巖巷嚴禁使用鋼絲繩牽引的耙巖機，即將列入國家淘汰的設備。

（3）采用履帶式耙巖機+膠輪車進行出渣的運輸方式，可以將矸石經過無軌膠輪車運輸至運輸巷指定地點暫時堆放 （前提是不影響通風、行人、運輸等），在主斜井皮帶不運輸原煤的時段，適時運輸矸石出井，這樣既不影響掘進，又不與原煤混搭影響煤質，又提高機械化程度、減輕工人勞動強度、增加安全系數。

以上方案經研究決定，第3種運輸方式可以實現分裝、分運，設備較先進，峪煌煤業的巷道條件均能滿足需求。在二采區運輸巷鉆底段，可采用履帶式耙巖機+無軌膠輪車的運輸方式［5］。

4 結語

煤礦巷道沿空巷道施工，留空送巷、過老墟、穿采空區掘進是一項難度較大的采礦工程。就過老墟、采空區巷道狀況而言，原有巷道巖體內應力增大，頂板易破碎，片幫掉頂嚴重，給正常掘進增加了一定難度。尤其是整合后的礦井，在不能全面掌握地質資料的情況下，對掘進巷道穿過采空區來說，構成相當大的安全威脅。峪煌煤業二采區運輸巷鉆底鉆底通過采空區成果來看，巷道鉆底后未出現棚梁變形及頂板破碎、巷道壓力顯現等情況，由此看來鉆底方式穿過采空冒落區，可以實現控頂固幫，確保頂板和煤柱穩定，效果良好。