綜放工作面過小窯井筒研究與實踐

冀星忠

（山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)柳灣煤礦，山西 孝義 032303）

山西省的一些老舊礦井存在廢棄小窯井筒及空巷破壞的問題，其內(nèi)部充填物及積水往往對工作面安全回采作業(yè)造成很大的威脅。探尋一種安全可靠的方法通過廢棄小窯空巷、井筒，可保證回采作業(yè)安全并減少資源浪費，為以后遇類似情況提供經(jīng)驗參考。

1 工程背景

61115 綜放工作面位于柳灣煤礦六盤區(qū)，其東西相鄰的工作面已回采完畢，屬孤島工作面。該工作面可采長度為1485 m，工作面長201 m，開采11#近水平煤層，平均煤厚5.43 m，采高2.6 m，放煤高度2.83 m。

位于工作面中部位置的廢棄小窯井筒與上覆9#煤層空巷相通，距離材料巷45 m，直徑5.0 m，斷面積19.625 m2。根據(jù)資料顯示，該井筒已于2008年7 月份采用黃土實填，井筒口高于地面3 m，無積水及下沉現(xiàn)象。61115 綜放工作面井筒位置示意圖如圖1 所示。

綜合考慮回采作業(yè)安全、工作面接替等因素，需提前探明小窯井筒內(nèi)部充填物凝結(jié)及積水情況，以便制定合理的回采方案。

圖1 61115 綜放工作面井筒位置示意圖

2 井筒勘探、驗證及加固措施

2.1 施工探巷

依據(jù)地質(zhì)資料在材巷側(cè)施工探巷，與9#煤小窯空巷貫通后，沿9#煤小窯空巷探明井筒與小窯空巷位置關(guān)系、落底位置、充填物凝結(jié)情況。

經(jīng)探明9#煤小窯空巷原支護(hù)采用木棚支護(hù)，棚距1 m，井筒壁使用紅磚壘砌，筒壁厚約500 mm，通過觀察孔觀測井筒內(nèi)部充填物凝結(jié)情況良好。

2.2 井筒及9#煤空巷加固

（1）在9#煤空巷距離底板0.5 m 高的位置貫穿井筒鋪設(shè)規(guī)格為Φ33 mm 的鉆桿，構(gòu)成篦子狀，形成人工假頂，如圖2 所示。

（2）井筒加固工作結(jié)束后，采用打木垛的方式對9#煤空巷進(jìn)行加固。木垛采用Ф22 cm×1.8 m 的半圓木棚板架設(shè)，木垛凈間距為1 m。11#煤至9#煤穿層探巷高于工作面采高層位部分同樣采用打木垛的方式進(jìn)行加固，低于工作面采高層位部分采用打錨桿、錨索的方式進(jìn)行加固。錨桿間排距為0.9×1 m，錨索排距為2 m。以上加固作業(yè)，將木垛使用錨索懸吊，防止底板垮塌導(dǎo)致木垛掉入工作面。

圖2 井筒施工假頂剖面圖

2.3 井筒情況再次驗證

在工作面推進(jìn)至距離井筒筒壁30 m、20 m、15 m、10 m 時分別對井筒影響區(qū)域進(jìn)行鉆探驗證，觀察孔內(nèi)有無水、充填物、有毒有害氣體涌出。工作面繼續(xù)推進(jìn)至井筒筒壁5 m 時再次進(jìn)行鉆探驗證，隨后使用DN50 管擴(kuò)孔連續(xù)觀測。鉆探驗證結(jié)果顯示井筒內(nèi)充填物凝結(jié)情況良好且沒有水和有害氣體涌出。

3 通過井筒施工

3.1 過井筒時的有關(guān)參數(shù)規(guī)定

（1）工作面推進(jìn)至井筒筒壁30 m 時劃定警戒線，每班實時掌握工作面距井筒的距離，井筒周圍10 m 范圍內(nèi)不進(jìn)行放頂煤。

（2）工作面通過井筒前提前斜擺工作面，材巷側(cè)超前運巷5 m 以上，待工作面揭露井筒后斜擺井筒臨近側(cè)快速通過。

3.2 施工步驟

割煤—頂板鋪鋼絲繩、聯(lián)網(wǎng)維護(hù)—底板充填料石、鋪木棚板維護(hù)—拉架—拉后溜—返空刀掃煤—推前溜—清理煤渣。

3.3 頂、底板控制

（1）工作面推進(jìn)至距井筒筒壁5 m 時，開始在受井筒影響的10 m 范圍內(nèi)鋪設(shè)人工假頂。具體施工方法為：沿工作面方向貼頂板鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)，在金屬網(wǎng)下方鋪設(shè)鋼絲繩，鋼絲繩間距0.6 m，鋼絲繩兩端采用頂錨桿固定。若無法施工錨桿時，在鋼絲繩兩頭拴兩根1.2 m 道木，使用支架接頂壓實，起到固定效果。井筒周圍頂板維護(hù)示意圖如圖3 所示。

圖3 井筒周圍頂板維護(hù)示意圖

（2）工作面揭露井筒后，每次拉架前查看底板情況。每循環(huán)在支架底座與前溜槽之間充填料石、棚板后再推前溜。充填時應(yīng)先將底板處黃泥挖出一部分（300～400 mm），后墊入料石，料石上方鋪設(shè)1.4/3.6 m 木棚板。每次拉架后查看支架有無下沉，當(dāng)出現(xiàn)支架下沉?xí)r，在前溜子銷排處支設(shè)三根直徑為24 cm×2 m的圓木頂住支架前梁，起到支撐作用。隨后收起支架底座后再往底座下方充填料石、棚板，最后升架將充填物壓實。

3.4 安全措施

（1）施工上分層人工假頂時，鉆桿應(yīng)均勻鋪設(shè)，兩端搭接在井筒壁的距離不小于500 mm，并將鉆桿兩端連鎖，提高整體強(qiáng)度。施工下分層人工假頂時，應(yīng)確保固定錨桿的預(yù)緊力達(dá)到要求，鋼絲繩回繞長度不小于2 m，固定鋼絲繩的繩卡不小于3 個；若使用道木固定鋼絲繩時，鋼絲繩應(yīng)拴在道木中心，確保受力均勻，連繩要求與上述一致。

（2）過井筒時，工作面配備18.5 kW 和37 kW潛水泵各一臺，應(yīng)對可能的井筒涌水情況。同時加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)管理、頂板監(jiān)測等工作，實時收集數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常時應(yīng)立即停止作業(yè)，根據(jù)既定的避災(zāi)路線撤退，并核實作業(yè)人員人數(shù)。

（3）工作面推進(jìn)至井筒警戒范圍后，采煤機(jī)司機(jī)要放慢割煤速度，拉架工滯后采煤機(jī)3～5 m 及時移架。拉架時要少降、慢降、快移，必要時二次移架，同時打出支架前探梁及側(cè)護(hù)板，保證支護(hù)質(zhì)量。現(xiàn)場作業(yè)人員佩戴CO、CO2、CH4、O2等氣體檢測儀器，密切觀察工作面的情況，如工作面出現(xiàn)頂、底板滲水、片幫嚴(yán)重、泥石流、有毒有害氣體超限等異常情況時立即停止生產(chǎn)，待疏放措施達(dá)到要求后方可繼續(xù)生產(chǎn)。

（4）煤機(jī)割至井筒筒壁時，應(yīng)先割開一個小口，長寬均不大于1 m，隨后停機(jī)觀察30 mim 左右，確認(rèn)無充填物垮塌、水、有毒有害氣體異常涌出時再繼續(xù)作業(yè)。煤機(jī)通過井筒時煤機(jī)司機(jī)要放慢割煤速度，必要時可將截深調(diào)整為300 mm。

（5）在井筒內(nèi)拉架作業(yè)時，人員要站在本架底座上并與鄰架保持一定距離，防止支架傾斜、下沉傷人。拉架時要慢速移架，密切觀察頂板情況，防止掛住人工假頂導(dǎo)致漏頂。當(dāng)拉架過程中支架出現(xiàn)下沉趨勢時要停止移架，在底座下方充填煤矸后再繼續(xù)拉架。升架時作業(yè)人員密切觀察頂?shù)装迩闆r，同時要緩慢送液至支架接頂即可，不得過度升架，防止支架下沉。

（6）當(dāng)支架出現(xiàn)傾斜、下沉?xí)r，使用單體支柱配合支架側(cè)護(hù)板選擇在支架間隙較大處開始扶架。單體支柱一頭頂在待調(diào)整支架相鄰的底座上，另一頭頂在待調(diào)整支架的側(cè)護(hù)板上，降待調(diào)整支架立柱，給單體支柱送液，將支架調(diào)正，并將煤矸充填至支架底座下方。作業(yè)時，單體支柱柱頭使用8#雙股鐵絲綁在支架上，支柱柱根墊好木托板，防止單體支柱打滑。單體支柱送液必須采用遠(yuǎn)控操作，將注液槍固定在單體支柱三用閥上，注液槍扳手用鉛絲綁住，液管另一端接到支架備用閥組上，操作支架備用閥組把手為單體支柱送液。送液時要緩慢按下把手緩緩送液，防止單體支柱彈出。操作支架人員在與待調(diào)整支架相隔3 架支架處進(jìn)行操作，現(xiàn)場人員必須聽從現(xiàn)場負(fù)責(zé)人的統(tǒng)一指揮，禁止非作業(yè)人員在此處逗留。

（7）工作面支架頂板進(jìn)入井筒范圍時，提前將后溜子拉回，并注意觀察后溜子處頂板垮塌情況，防止出現(xiàn)壓溜情況。

（8）過井筒期間應(yīng)加強(qiáng)工作面礦壓觀測，分析頂板來壓情況，以便進(jìn)一步作出工藝調(diào)整。

3.5 井筒通過后工作面及地表情況

（1）工作面通過井筒期間，104～106#支架尾梁處有少部分黃泥流出，井筒影響范圍頂板壓力無明顯變化。

（2）從地表現(xiàn)場看井筒位于平臺上，井筒口高于地面3～4 m。經(jīng)過對比工作面通過井筒前后的填充情況發(fā)現(xiàn)，沿著井筒筒壁充填物有裂縫，裂縫寬50～60 mm，占井筒周長的1/3 左右，充填物無明顯下沉。

4 結(jié)語

綜放工作面通過小窯井筒通常采用繞采的方法，易造成資源浪費及銜接緊張，本次通過對小窯井筒的研究實踐，驗證了工作面采用鋪設(shè)人工假頂、充填法直接通過小窯井筒的可行性，為以后工作面遇類似情況提供了技術(shù)參考。主要結(jié)論如下：

（1）工作面在遇類似情況時，應(yīng)先探明地質(zhì)情況并進(jìn)行評估，綜合評估直接通過的可行性。就本次而言，在探明井筒情況后直接通過，相比開二切眼節(jié)省人工費115.6 萬元，增加回采煤量2.4 萬余噸，合計產(chǎn)生效益575.6 萬元。

（2）通過井筒前應(yīng)進(jìn)行多次驗證，防止地表水補(bǔ)給造成充填物涌出、透水事故。

（3）工作面通過井筒時頂、底板的控制是關(guān)鍵，尤其是井筒落底至工作面底板時必須根據(jù)實際情況進(jìn)行充填。

（4）在通過井筒時應(yīng)快速通過，采用淺截深、多循環(huán)的方式可靠、安全通過。