屯蘭礦18403采面過空巷技術應用探索

喬 磊

（西山煤電（集團）公司屯蘭礦，山西 古交 030200）

空巷是綜采工作在推進過程中需通過的硐室、巷道。 綜采工作面在生產過程中，如遇到空巷，很容易造成大面積的冒頂，造成嚴重安全隱患，但如果綜采面直接跳過空巷區域重新開切眼，將會造成嚴重的資源浪費[1]。在煤炭資源日益緊張的背景下，掌握綜采工作面過平行全長大斷面空巷的技術，在保證回采安全的前提下，對于提高資源回采率、節約開采成本和保證回采進度具有十分重大的意義[2-3]。本文針對屯蘭礦18403 工作面過空巷技術進行應用探索。

1 工程概況

屯蘭礦18403 工作面位于南翼下組煤盤區右翼，工作面沿8 號煤頂板掘進，煤層總厚度為1.9～3.3 m，平均厚度2.75 m，局部含有一層夾矸，夾矸總厚0.2～0.5 m，平均0.34 m。工作面整體呈單斜構造，向南西傾斜，煤層傾角3°～6°，平均4°。該區地質構造簡單，斷層、陷落柱不發育。 18403 工作面煤層頂底板巖性情況見表1。

表1 18403 工作面頂底板巖性

18403 皮帶順槽復用18401 軌道順槽沿空留巷，在18401 工作面回采期間，從18403 工作面掘進一條巷道， 從而縮短18403 工作面回采的過渡時間，緩解礦井銜接緊張的情況。18403 空巷與工作面平行，全長235 m，寬4.5 m，高3 m。 18403 空巷上山鄰近采空區、在回采期間頂板來壓有變形，部分地段頂板冒落，如何確保安全、順利、快速通過空巷已成為制約工作面安全生產的主要問題。 18403 工作面巷道位置關系見圖1。

圖1 18403 工作面巷道位置關系

2 過空巷技術方案

2.1 空巷通道、抹角及兩巷支護加強設計

在回采工作面距18403 空巷300 m 時對空巷及抹角區加強支護： 先沿巷道中心線打一排Φ28.6 mm×6 300 mm 錨索，間距1 800 mm；巷道內架設“一梁三柱”1.5°走向棚， 棚梁采用4 000 mm 11#礦用工字鋼，梁距800 mm，棚腿采用DW35 單體，柱距1 950 mm，中間單體沿巷道中心線打設，兩側單體各距幫300 mm。

18403 空巷兩端抹角區、 軌道順槽距空巷口9 m范圍內、 皮帶順槽距空巷口13 m 范圍內采用11#工字鋼+Φ21.6 mm×6 300 mm 錨索支護，鋼梁平行工作面打設，梁上打眼，錨索從眼內打設形成鎖梁，兩巷錨索間排距1 300 mm×1 000 mm， 抹角區錨索間排距1 200 mm×1 000 mm。

空巷及抹角支護方式見圖2。

圖2 18403 空巷支護平面、斷面

2.2 18403空巷切頂卸壓

18403 工作面回采至距空巷200 m 時， 在空巷處采用深孔爆破技術對頂板進行切頂卸壓，切斷綜采工作面周期來壓應力傳遞路徑，改善工作面回采時的空巷應力環境。

（1）炮孔布置

通過對巷道頂板巖性觀測炮孔切頂至頂板往上12 m 一層煤線高度，炮孔沿空巷落山方向布置，采用CMS1-1200/22（A）煤礦用深孔鉆車從軌道順槽側往皮帶順槽側在煤壁夾角處鉆孔，炮孔斜長12 m，垂高11.6 m，孔徑Φ75 mm，仰角偏向落山側75°打設，炮孔深入煤體水平距3.8 m。 空巷全長235 m，炮孔每隔5 m 打設1 個，共47 個。

（2）裝藥量及封泥長度

炮孔深12 m，每個孔裝藥長度5 m，每米裝藥量約1.5 kg，即每個孔裝藥量為7.5 kg，封泥長7 m。

（3）施工工藝流程

安全檢查→鉆孔→裝藥→封孔→關閉抽采鉆孔→連線爆破→處理隱患→打開抽采鉆孔→下一循環（敲幫問頂工作貫穿全作業過程）

炮孔布置見圖3。

圖3 18403 工作面空巷炮孔布置

3 過空巷方案實施

3.1 整工作面

工作面在回采至距空巷30 m 時工作面調斜10 m（多采機尾）， 根據調斜的工作面與空巷位置角度，在端頭、端尾架至煤幫距離不超寬的前提下，使工作面與空巷形成1.5°夾角，縮小空巷頂板在工作面內同時暴露的面積，從而減小控頂范圍，預計每次最多揭露45～47 個支架，第一次揭露空巷前，采取提前回撤揭露段靠工作面側單體的方法，割通后采取支架頂梁進入空巷挑工字鋼梁方式通過空巷，空巷支護單體隨采隨撤，直至工作面全部通過空巷。

3.2 調整采高

工作面推進至距空巷10 m 時， 調整工作面采高，確保與空巷頂底板平緩過渡。

3.3 檢查瓦斯濃度

工作面回采至距機尾側空巷口3 m 時，在空巷對正工作面處30 m 范圍內，采煤機放慢速度，瓦斯員必須刀刀檢查甲烷濃度， 甲烷濃度低于0.8%時方可作業，如發現異常，立即停機處理。

3.4 割煤方式

工作面過空巷，中后部連續加刀，連續向前推進中后部，讓中后部支架不斷向空巷里推進，當機尾支架推至空巷副幫煤壁， 再連續給機頭部分加刀，推機頭。

空巷與工作面相交后，閉鎖運輸機，對空巷對面的支架及左右各五個支架重新升緊一次支架頂梁，保證支架接頂嚴實，無漏渣掉矸現象，初撐力不低于24 MPa。

被揭露的空巷回撤單體時，每回撤掉一臺支架正對面的單體后，必須將相對應的支架超前拉出升緊后方可繼續回撤。 回撤單體時，指定專人指揮，采煤機必須停放于距空巷揭露處30 m 之外。 拉移支架時，做到少降快移，并及時支護頂板，使工字鋼梁逐步進入支架頂梁。

4 工業試驗

屯蘭礦18403 工作面過空巷采用上述技術方案進行，通過現場觀測數據可知：

1）通過觀察支護效果，兩巷通過時，距空巷30 m時兩巷局部有壓力顯現，頂板下沉量100～200 mm，但基本能保證兩巷設備安全通過，在過空巷期間空巷兩端頭， 在靠近18401 采空區一側30 m～50 m地段，軌道巷20～30 m 地段存在底鼓現象，底鼓量300～500 mm， 頂板在皮順側30 m 段頂板破碎出現網兜，下沉量200～300 mm，礦壓顯現基本對回采無影響。

2）18403 工作面從一開始揭露至全部通過空巷用時3 個圓班，割煤12 刀，安全快速通過，且無人身傷亡事故和機電設備事故發生。

3） 因前期空巷應用切頂卸壓留巷技術和加強支護，頂板下沉量不超過300 mm，壓力顯現沒有預計強烈，達到了預期效果，成功通過了空巷，在綜采工作面通過空巷支護設計及回采技術方面取得了突破，為進一步推廣切頂卸壓技術提供了參考和借鑒。

5 經濟效益

18403 工作面開采了原計劃作為保護煤柱的30 m 煤柱，長235 m，煤厚2 m，容重1.33 t/m3，多回收了約18 753 t 焦煤，增加利潤約937.65 萬元；直接過空巷，不用搬家倒面，緩解接替緊張情況，節約了回采成本和回采時間，節約成本約350 萬元。

6 結語

針對屯蘭礦18403 工作面過空巷技術進行應用探索，得出了如下結論：

1）18403 空巷及抹角區采用加粗錨索+ 錨桿+單體工字鋼棚+錨索鎖梁聯合支護， 支護強度大，支護方式合理，是此次安全快速過空巷的重要保障；

2）采用深孔爆破技術對18403 空巷頂板進行切頂卸壓，切斷礦山應力傳遞路徑，改善工作面回采時的空巷應力環境。

3）闡述了過空巷時的具體工藝及技術措施。

該項目的應用成功，對綜采工作面過平行全長大斷面空巷關鍵技術的總結分析，突破了原有支護設計，為以后相似條件下的安全生產提供技術支撐及指導。 有助于提高資源回采率、增加原煤產量、創造經濟效益、避免搬家倒面，緩解生產接替緊張，同時提高工作效率， 保證采煤工作面的安全生產，具有十分重大的意義。