礦壓集中區(qū)域綜采工作面調斜過空巷的技術與實踐

趙 晨

(山西煤炭運銷集團裕興煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048000)

引 言

對于綜采工作面來說，過空巷是開采過程中的技術難題。這主要體現(xiàn)在：一是因空巷受采動影響，會產生不同程度的變形與破壞；二是工作面與空巷貫通后極易造成通風系統(tǒng)紊亂，甚至風流短路；三是工作面空頂距增大，礦壓顯現(xiàn)強烈造成支護變形、支柱鉆底，甚至壓架、堵塞安全出口、冒頂?shù)劝踩鹿省Ｒ陨戏N種情況都會給工作面安全生產帶來極為不利的影響。因此要重點研究綜采工作面過空巷技術，結合裕興煤業(yè)15216綜采工作面過空巷的實踐談談相關方法和技術。

1 工作面及空巷概況

裕興煤業(yè)15216工作面位于二采區(qū)南部，東部為工作面采空區(qū)，區(qū)段煤柱50 m，北部為西翼三條大巷，西、南側均為井田邊界，切眼長度230 m。工作面設計停采線位置距西翼膠帶巷50 m，在回采過程會依次通過西翼回風巷及西翼輔運巷兩條空巷，兩空巷間煤柱42.7 m。具體巷道布置如圖1所示。兩空巷為矩形巷道，凈寬4.2 m，凈高3.5 m，凈斷面積14.7 m2，沿煤層頂板布置。支護方式為錨網(wǎng)支護，錨桿采用MSGLD-335-20/2400(1800)型號的螺紋鋼錨桿，間距1.2 m，排距1.5 m。金屬網(wǎng)采用直徑4 mm的鋼筋焊接網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為0.1 m×0.1 m，聯(lián)網(wǎng)間距為0.1 m。15216工作面及空巷位置示意圖，如圖1所示。

圖1 15216工作面及空巷位置示意圖

2 預先加固巷道的綜合措施

2.1 工作面超前段預先補強支護

為了減少二采區(qū)北翼回風巷所受采動影響，考慮留設煤柱承壓，為此15216工作面在過空巷之前，將工作面長度從230 m縮短至195 m，23部中間架及回風順槽超前支架被撤出。回風順槽超前支護變?yōu)閱误w柱支護，采用DW45—250/110X型單體液壓柱，間距1.2 m，排距1.5 m，運輸順槽超前段支護不變。過空巷前加強工作面超前段支護主要針對回風順槽，具體加強支護方案為：將穿鞋戴帽的點柱換成單體加π型梁,一梁四柱，柱間距1.2 m，排距1.2 m。

2.2 空巷預先補強支護

在工作面過空巷之前，對兩條空巷(二采區(qū)西翼輔運巷和二采區(qū)西翼回風巷)頂板進行錨索補強加固，錨索采用三花布置，間、排距均為2.4 m，離兩幫距離均為0.95 m。

2.3 應力集中區(qū)預先打設木垛

15216回風順槽東西40 m區(qū)域為工作面的應力集中區(qū)，需要打設木垛被動支護來加強此區(qū)域的頂板控制能力。具體方案為：1)二采區(qū)西翼輔運巷機尾段40 m打設木垛，木垛采用道木進行支設，道木規(guī)格為20 cm×20 cm×120 cm。每處木垛支設兩個木垛，“井”字型搭設，南北方向布置，每對木垛間距為3 m，木垛要接頂嚴實。2)二采區(qū)西翼輔運巷與15216工作面回風順槽交叉口東側打設2個木垛，木垛呈“井”字型搭設，木材規(guī)格為φ16 cm，長3 m的紅松圓木。

2.4 頂板破碎及巷幫變形嚴重區(qū)預先注漿加固

在二采區(qū)西翼輔運巷機尾段40 m范圍南北兩幫；二采區(qū)西翼回風巷與二采區(qū)西翼輔運巷之間的聯(lián)絡巷西幫；二采區(qū)西翼輔運巷與回風順槽交叉口南北側4 m范圍內巷道西幫，實施注漿方案：距煤層頂板向下1.5 m處開孔，沿水平向上仰角15°打煤層注漿孔，孔徑42 mm，孔深6 m，孔間距4 m。為了避免注漿時造成竄漿，打孔注漿順序為間隔打孔注漿，即先間隔一個注漿眼進行打眼，打眼注完漿后再打中間眼進行注漿。設計注漿終壓為2 MPa～4 MPa，每個注漿孔注漿完畢后，需要立即對注漿孔進行封孔，煤層注漿孔封孔深度1.5 m。

3 工作面調斜

當15216工作面距離空巷30 m時，運輸順槽一側適當加快推進度，回風順槽一側應適當放慢推進度，調斜工作面，確保過空巷前運輸順槽超前回風順槽15 m，使工作面與空巷形成斜交。目的是使工作面與空巷割透時形成最小化的一次揭露面積，利用斜采手段，讓空巷逐段暴露，減少空頂面積，使空巷有效避開應力集中[1]。15216工作面空巷揭露長度為每刀7.8 m，最大揭露空巷長度為54.6 m。工作面過空巷斜切進刀示意圖，如圖2所示。

圖2 工作面過空巷斜切進刀示意圖

3.1 過空巷時工作面頂板控制

過空巷時采取“有效控制頂板，加速推過空巷”的技術管理策略。對煤壁片幫實行人為化的控制，以使得周期來壓的破壞減輕。在工藝操作方面實施超前維護技術，超前移架與帶壓移架，杜絕因操作不當導致的片幫，如果存在冒頂空洞，要迅速勾頂避免擴大冒頂區(qū)域[2]。

15216工作面過空巷期間適當加快了推進速度，以盡快推過空巷為目的。當采煤機運行至空巷與工作面相交處上下兩個支架范圍內時，采煤機降低牽引速度，隨時注意頂幫情況，發(fā)現(xiàn)有片幫、冒頂預兆時停機處理。過空巷期間遇到頂板破碎情況，減小采煤機截割進尺，循環(huán)步距從每刀0.6 m調整至每刀0.3 m～0.4 m。采高不得超過3.5 m，支架初撐力達標，不低于24 MPa。

3.2 過空巷時的技術要求

過空巷期間實施工作面調斜和逐段通過的策略。由于工作面傾斜長度范圍內的各段壓力顯現(xiàn)不同，其通過策略也不同。例如15216工作面壓力顯現(xiàn)強烈的區(qū)域為工作面上下出口，揭露工作面機頭集中力量以最短的插刀迅速通過，然后平穩(wěn)經(jīng)過中部位置，調整好工作面斜度，最后經(jīng)過機尾時，以短刀迅速通過。實施這樣的策略能夠有效緩解應力集中區(qū)的頂板管理難度，對下沉頂板及下縮支架進行有效控制。

4 結語

工作面過空巷時，通過采取在空巷內補強錨索支護，支設木垛接頂，工作面超前段支設一梁四柱加強支護，空巷頂幫預先注漿，調斜工作面，支架超前支護，加強礦壓觀測等一系列措施，解決了過空巷時頂板管理難度大，容易造成冒頂、壓架、安全出口堵塞等問題，大大降低了事故發(fā)生的可能性，為現(xiàn)場作業(yè)人員創(chuàng)造了一個安全的工作環(huán)境，杜絕了事故的發(fā)生，取得了良好的安全及經(jīng)濟效益。