王莊礦3505綜采工作面過空巷技術研究

郝振方

(山西長治王莊煤業有限責任公司，山西 長治 046000)

王莊礦3505綜采工作面現推進至距離回風順槽最低點約175 m處(即回采工作面與向斜軸部相距約175 m)，原計劃在距離向斜軸部約133 m處進行綜采設備搬家回撤，同時提前將回風順槽繞道掘進完成。經過專家研究論證，決定對該區域采用直接回采的方式通過，3505工作面在回采過程中需要過4條已掘進完成的空巷，同時受到向斜構造影響，工作面在過空巷期間為仰斜開采，容易出現煤壁片幫、頂板冒落問題。因此，提出采用在空巷兩幫注漿加固及采面注漿加固方式對空巷圍巖以及采面煤壁進行控制，確保工作面在過空巷期間安全通過。

1 工程概述

根據地質資料3505工作面仰采區段空巷主要包括3505回風順槽繞道一段(矩形斷面，8.7 m×5 m(寬×高)，長135.7 m)、3505回風順槽繞道二段(矩形斷面，5.5 m×5 m(寬×高)，長198.7 m)、3505措施巷(矩形斷面，3 m×5 m(寬×高)，長131.3 m)、3505措施巷2(矩形斷面，3 m×5 m(寬×高)，長119.9 m)和3505措施巷3(矩形斷面，5.5 m×5 m(寬×高)，長135.9 m)，空巷均沿煤層底板掘進。S1向斜位于井田中南部，井田內延伸2.20 km，由北向南橫跨3505工作面中部，兩翼傾角約9°～11°，空巷均位于向斜西側，具體采面內空巷位置見圖1所示。

空巷頂板均采用錨網+錨索支護方式，兩幫均采用玻璃鋼錨桿+錨網支護方式。3505工作面開采的3號煤層厚度平均4.97 m、傾角4°，賦存穩定，為全區可采煤層賦，采面煤層頂底板巖性見第77頁表1所示。

表1 頂底板巖性

2 采面過空巷技術

為確保回采過程中空巷及采面前方煤壁穩定，在回采前對3505回風順槽繞道一段、3505回風順槽繞道二段等空巷兩幫進行化學材料加固，加固完畢后對超高水材料進行充填。在采面對煤壁進行注漿加固，避免煤壁片幫、頂板冒落[1-2]。

2.1 空巷巷幫注漿加固

空巷預注漿期間采用FBDYNO-7.5型局部通風機通風，800 mm風筒，風機安裝在35采區皮帶巷，采用雙風機雙電源，風機安裝完成后，首先按照通風科制定的瓦斯排放措施對密閉空巷進行排放瓦斯并逐步拆開相應密閉。

空巷預注漿順序：3505回風順槽繞道二段措施巷以里部分→3505措施巷3505措施巷3靠回風側部分→3505措施巷2→3505措施巷3→3505回風順槽繞道二段剩余部分→3505回風順槽繞道一段。利用3505工作面回風順槽繞道、3505工作面措施巷、3505回風順槽等已有巷道對受構造影響區域煤壁預先注浩博瑞化學漿進行加固，凝固時間約為45 s，通過加固煤壁控制煤壁片幫達到控制頂板冒落的目的。

在頂板向下1 500 mm位置打設注漿孔，用風動錨頭打孔，孔深6 000 mm，孔間距5 000 mm，垂直煤壁打設，并根據注漿孔參數保證注漿孔的深度及角度，設計單孔注漿量2 t(80桶左右)。封孔采用專用封孔器，安裝在距離眼口2 m位置，封孔壓力1.5 MPa。注漿過程中一旦發現有圍巖松動、跑(漏)漿、注漿壓力突然驟降等異常情況，應立即停止注漿，查明原因，采取措施后才可恢復注漿，當注漿料煤壁擴散超出3 m范圍時，停止注漿[3-5]。注漿眼布置見圖2所示。

圖2 孔巷煤壁注漿鉆孔布置示意(mm)

2.2 空巷充填加固技術

將空巷長劃分成若干個區段(每個區段25 m)并用厚度3 m密閉墻分割(具體寬度及高度根據巷道規格確定)，并從巷端向巷尾依次充填，具體充填方案見圖3。在密封墻固結并達到預先設定強度后在空巷內采用密集支柱對頂板進行支護，并通過密閉墻上的充填孔進行充填[6]。

圖3 空巷充填示意圖

空巷充填采用風動雙注組分注漿泵，注漿系統由注漿泵、吸管、高壓膠管和注射槍等部分組成，混合管要采用專用產品(型號2ZBYSB13.2～4.2/1～10-22)。作業時必須閉鎖作業地點附近3架支架并關閉進液截止閥。

2.3 仰采期間煤壁注漿加固技術

結合現場及鉆孔條件，頂板下2.5 m處采布置一排注漿鉆孔，間距5 m(約3組支架)。注漿孔孔徑42 mm、孔深6 m，注漿孔垂直于煤壁呈25°仰角布置(相對于頂底板)，注漿眼布置如第78頁圖4所示。

圖4 采面煤壁注漿孔布置示意圖(mm)

用風動錨頭打孔，根據注漿孔參數保證注漿孔的深度及角度。因煤層裂隙非常發育，單孔注漿量較大，暫定每孔注漿量在80桶左右。一個循環注漿完畢后，往前推進不能超過4 m，需進行下一個循環的注漿，直至工作面煤壁和頂板轉好，工作面正常往前推進為止。

3 應用效果分析

在采面過空巷期間雖然受到褶曲影響，采面仰斜開采、頂板破碎，但是采用注漿、充填技術措施后，采面過空巷期間未出現大范圍煤壁片幫、頂板冒落問題，煤壁保持穩定，同時，空巷頂板下沉量很小，不會給采面正常生產帶來不利影響。

為了具體分析空巷加固效果，在對采面過3505回風順槽繞道二段空巷時對采面液壓支架工作面進行監測，具體監測結果見圖5。按照采面過空巷順序將整個監測過程分為3個階段，具體為空巷前40 m至空巷內30 m、空巷內90 m至170 m、空巷內190 m至出空巷。

圖5 支架工作阻力變化情況

隨著采面與空巷間距不斷縮小，在超前采動支承壓力作用下空巷頂板出現一定量下沉，空巷頂板與充填體間間隙逐漸被壓實，充填體出現一定量變形并給空巷頂板一定的支撐力，與空巷原有的支護體系相對作用對空巷圍巖進行控制。從圖5看出，在采面過空巷期間采面空巷內及空巷旁液壓支架工作阻力差值在120 kN內，空巷內頂板下沉量最大為150 mm，空巷變形幾乎不會給采面正常回采帶來不利影響。結果表明，文中提出的采面過空巷技術是切實可行的。

4 結論

1) 3505工作面由于回采變更造成工作面需要過4條空巷，同時受到向斜構造影響，導致工作面在過空巷期間存在仰斜開采問題，給采面煤壁及頂板控制帶來顯著的不利影響。為了確保工作面回采安全，避免空巷圍巖在采動壓力影響下出現失穩問題，提出采用注漿方式加固空巷兩幫并通過高水材料充填方式對空巷頂板進行控制；在采面內采用注漿加固方式提升煤壁及頂板穩定性，并采用必要的工作面頂板管理措施提升頂板控制效果。

2) 現場應用后，空巷圍巖支護體系處于完好狀態，圍巖變形量較小，工作面礦壓顯現正常，空巷及構造未給工作面正常回采帶來不利影響，確保了采面回采安全。