9200煤柱工作面過老巷群安全技術措施研究

徐大連

（徐州礦務集團有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 引言

井工煤礦開采前期，為保護水平大巷、上下山等服務年限較長巷道，會留設保護煤柱，防止應力集中導致巷道變形失修[1-4]。為了有效利用資源，減小煤柱寬度，保護煤柱內往往布置巷道眾多，交錯復雜。隨著礦井資源枯竭，保護煤柱將被逐步回收，回采過程中面臨過頂板巷道、底板巷道、穿層巷道等復雜情況，影響工作面安全回采，因此，研究煤柱工作面回采過老巷群技術十分必要。本文以徐礦集團張雙樓煤礦9200工作面為研究背景，研究過老巷的安全技術措施。

2 工程概況

9200工作面位于-500m水平西一、西二大巷上方，第7～10勘探線之間，南鄰9407工作面采空區，北鄰9409工作面采空區。工作面走向長846m，傾斜長125～181/163m，煤厚1.8～4.2/3.6m，煤層傾角15～27°，平均22°，煤層結構簡單，為較穩定煤層，可采儲量約69.5萬t。工作面所處區域老巷較多，回采過程中將揭露多條老巷，對工作面安全回采影響較大。根據對現場情況的排查和對資料的分析整理，統計出回采過程中將揭露的老巷共有12條，其中有5條同層、7條穿層。9200工作面及老巷布置如圖1所示。

圖1 9200工作面及老巷布置

3 老巷補強支護方案設計

3.1 同煤層老巷支護方案

同煤層老巷布置主要分為走向布置、傾向布置和斜交布置三種。-500西二九煤副巷、-500西一九煤上山皮帶聯絡巷、西二九煤回風巷（外段）為走向布置，-500西一九煤上山為傾向布置，9409材料道聯絡巷、西二九煤回風巷（里段）為斜交布置。走向布置的老巷補強支護相對簡單，與工作面揭露范圍2～3臺支架，暴露面積小，老巷內提前使用單體配合鉸接頂梁支設一排超前支護。工作面回采過程中，在老巷口及上下3臺支架范圍鋪單層菱形金屬網控頂。傾向布置老巷一次揭露范圍大，揭露時易造成大面積空頂，進而導致頂板事故發生。過傾向老巷期間，需提前采用單體配合11#工字鋼扶棚支護，工字鋼沿走向布置，一梁兩柱，排距0.75m。揭露老巷前1個原班，在老巷口及上下3臺支架范圍提前鋪單層菱形金屬網控頂。斜交布置老巷的補強支護，需要根據老巷與工作面傾向夾角大小確定，夾角大于30°時，參照走向老巷支護方式布置，夾角小于等于30°時，參照傾向老巷支護方式布置。支護方式如圖2所示。

圖2 同煤層老巷支護形式

3.2 穿層老巷補強支護方案

按與工作面布置形式劃分，穿層老巷主要分為走向布置、傾向布置和斜交布置三種。每種布置形式均又有所不同，選取典型穿層老巷進行分析，類似巷道不再贅述。

3.2.1 -500西翼皮帶運輸巷補強支護

該老巷位于工作面回采進尺點80～846m之間，其中回采進尺點80～310m、446～846m范圍為同煤層老巷，回采進尺點310～355m、400～446m范圍為半煤巖巷道，回采進尺點355～400m范圍為頂板老巷?；夭蛇^程中穿層段老巷先由煤層進入頂板后再次進入煤層，進入頂板深度最大2.4m。

（1）半煤巖段支護參數。施工錨索吊梁配合木垛加強頂板支護，老巷中線上下1.2m處各施工一排走向吊梁，采用不低于11#工字鋼，長3.5m，距兩端0.3m處各施工1個Ф22mm眼孔，錨索為Ф18.9×6250mm鋼絞線。槽鋼吊梁首尾交替搭接0.25m，高度與煤線一齊，3m為一個循環。上方采用半圓木打“#”型木垛接頂，下方第一層（自下向上排序）2塊3m長半圓木沿傾向布置，距吊梁鋼絞線0.5m，外露0.3m；第二層2塊3m長半圓木沿走向布置，放在第一層傾向半圓木上，端頭外露0.25m。第三層與第一層半圓木布置相同，第四層與第二層半圓木布置相同，依次類推，直至接實頂板。半煤巖段支護如圖3所示。

圖3 -500西翼皮帶運輸巷老巷半煤巖段支護示意圖

（2）頂板老巷段支護參數。老巷中線和兩側距中線1.2m處沿走向鋪設3趟風水管，風水管用螺絲連接成一個整體，端頭處使用標準插接繩頭與半煤巖段吊梁固定成一個整體。在走向風水管上方按半煤巖段木垛施工方法和參數打“#”型木垛接頂。木垛間距2m，底層、頂層在原半圓木內側沿走向分別放置2塊3～4m長半圓木搭接在相鄰木垛上，半圓木間距不小于1m。

3.2.2 -500西副巷補強支護

該老巷為穿層巖巷，自底板進入頂板，影響回采的老巷長度共86m，其中底板段16m、半煤巖段50m、頂板段20m，位于回采進尺點265～345m之間，與工作面走向呈17°夾角布置。原采用套棚方式支護。

（1）底板老巷支護參數。對底板老巷部分（與煤層底板揭發距離小于3m）施工木垛墊底支護，防止底板塌落。第一層半圓木沿老巷傾向布置，間距0.5m，兩端距巷幫不大于0.2m；第二排半圓木沿老巷走向布置，間距0.5m，距幫不大于0.2m，兩幫距離不足時，間距可適當調整；第三排按第一排的方式布置，第四排按第二排的方式布置，依次類推，保證半圓木成排成線，結構穩定。

（2）半煤巖段支護參數。里側緊鄰底板老巷部分，采用半圓木施工木垛，木垛與煤層底板11°傾角保持一致。外側緊鄰頂板老巷部分，施工錨索吊梁配合木垛加強支護，采用11#工字鋼，長3m，距兩端0.25m處各施工1個直徑22mm眼孔，錨索為Ф18.9×6250mm鋼絞線。工字鋼與煤層頂板角度保持一致，工字鋼首尾相接，3m為一個循環，上方采用半圓木打“#”型木垛接實頂板。-500西副巷老巷支護如圖4所示。

圖4 -500西副巷老巷支護示意圖

3.2.3 西一九煤配風巷Ⅰ老巷補強支護

該老巷為穿層巖巷，自底板進入工作面，總長63m，影響回采的老巷長度共15.4m，位于回采進尺點328～343.4m之間，與工作面走向呈36°夾角布置，目前該老巷已冒落，內部情況不明。

當工作面回采至距老巷影響范圍3m時，需要探明底板老巷情況。具體方法：在58～63#架范圍施工探眼，每架1個鉆孔，垂直于煤壁與水平方向呈45～60°角，鉆孔深度不低于8m，鉆至老巷造成深度不足8m時，可不再繼續施工。探查老巷若已底鼓冒實，回采時做好用長鋼梁、木道板墊底防支架下陷措施；探查老巷若老巷內部較空，當工作面回采至老巷影響范圍1m，采用風牛頭和麻花鉆桿向底板打眼放炮，將底板老巷填實。炮眼布置：在56～63#架范圍施工炮眼，雙排眼，呈三花狀布置，炮眼間距1m，共計24個炮眼。第一排眼距底板0.5m，與水平方向夾角20°，眼深4m；第二排眼距緊貼底板，與水平方向夾角30°，眼深5m。炮眼布置如圖5所示。

圖5 炮眼布置圖

3.3 老巷補強支護應用

根據上述補強支護設計和安全技術措施，對9200工作面回采過程中揭露的12條老巷按揭露順序進行加固、處理，施工吊梁、接頂、施工木垛等作業在距工作面100m范圍之外提前施工完畢。工作面回采期間，各條老巷頂底板均穩定可靠，杜絕了支架蹬空、冒頂、設備陷沉等現象。9200工作面12條老巷支護情況見表1。

表1 9200工作面老巷支護狀況

4 結論

（1）煤柱工作面回采過程中揭露老巷數量、類型眾多，需根據每條老巷與工作面層位關系選擇相應支護方案。原則上同煤層老巷選擇扶棚、鋪網方式支護，頂板老巷采取吊梁配合木垛方式支護，底板老巷采取木垛墊底。

（2）工程實踐結果表明，各條老巷設計的支護方式能夠有效滿足安全生產需求，較好控制了老巷影響區域頂底板的穩定，確保了安全生產。