綜放工作面跨廢棄暗井及底部空巷技術應用

馬 寧

（山西焦煤汾西礦業集團柳灣煤礦，山西 孝義 032303）

1 工程背景

柳灣61112 綜放工作面所采煤層為11#煤，平均埋深252.2 m，采用綜合機械化低位放頂煤全部垮落采煤法，采煤高度為2.6 m，放煤高度為2.48 m。

61112 綜放工作面中部有一小窯遺留下來的暗井與底部空巷連通，上部與9#煤空巷相連，共同構成原小窯的提升系統。經查明暗井直徑為5 m，落底至11#煤底部，于2009 年8 月采用煤矸與黃土填實，如圖1 所示。

位于工作面底部以下的空巷呈V 字型布置，與工作面的層間距為0.5～11 m，底部空巷整體與工作面斜交，巷高、巷寬均為2 m，巷內原支護采用木棚支護，間距為1 m，如圖2 所示。

2 底部空巷及暗井頂底板控制

2.1 暗井鋪設人工假頂

暗井上口位置采用規格為6 m 的工字鋼配合Ф24 cm×3.6 m 的半圓木棚板進行密鋪，形成人工假頂。當工作面采至距暗井位置5 m 時，沿工作面方向打規格為Ф20 mm×2 m 的錨桿，間距為0.2 m。隨后在錨桿臨近位置斜向上15°朝暗井施工規格為Ф17.8 mm×8 m 的錨索，后采用鋼絲繩配合繩索將配套的錨桿、錨索對齊固定，錨索一側采用木棚板聯鎖，形成第二層人工假頂。如圖3、圖4 所示。

圖1 暗井充填情況剖面圖

2.2 底部空巷加強支護

工作面推進至距離底部空巷100 m 位置時，對底部空巷及暗井加強支護，具體方法為：層間距大于7 m 的范圍采用1.6 m 的半圓木棚板水平架設木垛，木垛間距邊-邊1.5 m；層間距大于5 m 的范圍支護方式與上述一致；2 m ≤層間距≤5 m 的范圍同樣使用1.6 m 的半圓木棚板水平架設木垛，木垛間距為1 m，并在木垛間充填料石；層間距＜2 m的范圍使用3.6 m 木棚板密鋪，并在棚板上方使用料石全部填實。如圖5 所示。

圖2 底部空巷及井筒位置平面示意圖

圖3 暗井上部口維護示意圖

圖4 暗井中部加固示意圖

圖5 材巷底部空巷維護示意圖

3 工作面通過底部空巷及暗井流程

（1）工作面距離底部空巷30 m 時，開始均勻留厚約300～500 mm 的底煤，逐漸增加層間距。

（2）根據工作面推進情況對暗井及底板空巷進行鉆探，探明積水情況。

（3）工作面進入底部空巷影響范圍后慢速推進，根據底板情況進行支架操作。

（4）工作面推進至距暗井10 m 范圍時，停止放頂煤；推進至暗井壁2 m 時，對暗井進行加固，適當降低工作面采高，使用支架托住第二層人工假頂推進。

（5）工作面推進至暗井壁時，先打開一個0.5×0.5 m 的觀察口，再次確認充填物凝結情況，進入暗井內部后根據底板充填情況進行割煤作業。

（6）工作面通過暗井及底部空巷后，依據現場頂底板情況逐步恢復放頂煤工序。

4 主要安全技術措施

（1）工作面進入底部空巷區域后，在臨近材巷側每隔2 m 標一個點，結合圖紙得出空巷推進—延伸關系，每班根據工作面推進位置推算空巷在工作面的具體影響范圍。

（2）拉架作業時滯后采煤機3～5 架及時拉架，必要時可進行二次移架。拉架時應少降、慢速、快移，當支架出現下沉趨勢時要停止移架，在底座下方充填煤矸后再繼續拉架。升架時要緩慢送液，不得過度升架，初撐力控制在20 MPa 左右，發現支架出現下沉趨勢時，停止升架。

（3）當出現煤機割通底部空巷的情況時，立即停止作業，根據現場情況采用煤矸、料石進行充填，防止支架下陷。

（4）割至暗井范圍時，煤機司機要放慢割煤速度，若出現流水、充填物涌出、氣體異常時應立即停止割煤，保持煤機滾筒處于原位、刮板輸送機等運輸設備開啟，人員沿避災路線撤退。當班負責人在皮帶機頭觀察出料情況，待輸送機拉空后到材料巷地勢較高的地點觀察現場情況，采取進一步維護措施。

（5）當二次移架后端面距仍超過340 mm，應在支架上方插入Ф24 cm 的木棚板，并在梁頭位置支設單體支柱加強支護，待下一循環拉架后再將單體支柱回撤。

5 過底部空巷及暗井期間的頂板監測

5.1 工作面頂板監測

在工作面每個液壓支架上安裝一組數值壓力表或礦壓在線監測分站，用于監測液壓支架的初撐力和工作阻力。壓力表每架一個，監測分站均勻分布安裝在液壓支架上（每15 架一臺），定期收集記錄觀測數據，并及時分析整理，做出預測預報。

5.2 超前支護和端頭支護的監測

每天對工作面兩巷超前支護和端頭支護質量監測檢查，用手持式壓力表監測單體液壓支柱的初撐力及工作阻力，發現問題要及時制定改進措施，保證支護質量符合要求。礦壓組根據觀測數據，及時分析整理，做出預測預報。

5.3 兩巷頂板監測

兩巷每隔50 m 安裝一組頂板離層儀，每兩天進行一次監測并做好臺賬記錄（工作面50 m 范圍離層儀每天觀測一次），通過分析離層儀數據做出頂板離層預測，發現離層及時加強支護。

5.4 頂板監測數據

表1 礦壓監測數據匯總表

如表1 所示，本次觀測主要在工作面及兩巷超前支護范圍進行，超前支護以外的地點經抽樣檢測，整體壓力值無明顯變化。

6 結論

（1）綜放工作面跨暗井及底部空巷時，鋪設雙層人工假頂可以更有效地控制頂板。

（2）暗井及小窯空巷區域及其附近20 m 范圍圍巖應力明顯增加，將影響范圍超前支護距離延長至30 m。

（3）對于底部空巷，抗壓強度為14.7 MPa 的底部巖層，當巖層厚度大于2 m 時，底部不易發生塌陷，采用常規維護措施即可。

（4）跨廢舊暗井時，支架的初撐力控制在18～20 MPa 之間可有效控制頂板，且不會發生底陷。