2637 巷掘進過交叉空巷技術研究與應用

孟碧坤

（晉能控股煤業集團云岡礦，山西 大同 037000）

目前，過空巷已成為煤礦開采過程中不可避免的問題[1-3]。一般過空巷都是單一空巷，地質情況和支護形式較為簡單，而云岡礦2637 巷在掘進過程中遇到了過交叉空巷的問題，情況較為復雜。

1 工程概況

云岡礦12#層平均煤厚7 m，平均傾角5o。406盤區8637 工作面設計可采儲量30 萬t，工作面順槽2637 巷設計長度為703.3 m，由南向北掘進，方位角0o。12#層406 盤區2637 巷掘進至230～280 m位置時，巷道下方存在同層分煤系統巷和406-2 皮帶巷兩條空巷交叉點，層位關系為2367 巷底板為空巷交叉點頂板，中間煤層厚度預計在70 cm 左右。空巷交叉點處巷道較高，巷道寬度較大，同層分煤系統巷和406-2皮帶巷兩條空巷是之前的密閉巷道，巷道內部瓦斯等有害氣體情況不明，經探放水預測空巷內有大量積水，巷道永久支護在空巷積水的長時間作用下，支護效果不明，有支護失效的可能。綜上，下覆巷道地質條件復雜，掘進難度大，為保證2637 巷道的安全順利掘進，特對過交叉空巷進行方案設計。

2 過空巷支護方案設計

2.1 過空巷前準備

（1）由礦救護隊協助開啟封閉的12#煤層的406-2 皮帶巷與分煤系統巷，啟封后發現兩條巷道內有害氣體和積水均存在且積水儲量很大。首先利用壓入式局部通風機配合80 cm 的軟性風筒風排巷道內的瓦斯等有害氣體。有害氣體完全排出后，檢測確認安全后，在巷道內安裝潛水泵抽排積水。從啟封處抽排水與排瓦斯交替作業，不同時作業。即風筒往前延伸20 m 排出有害氣體后，水泵也跟著往前移動，該段積水抽排完后，繼續往前延伸風筒排放有害氣體，直至作業影響區域的積水和有害氣體全部排出。抽排工作完成后，由工程技術人員實地勘察兩巷內原有支護情況，對因老空水浸泡影響的不可靠支護重新進行補打，確保兩巷與2637 巷通過時影響區域的支護良好可靠。

（2）2637 巷掘進到工作面距空巷6 m 時，先暫停掘進，并保證永久支護安全有效，浮煤推凈。

（3）為保證分煤系統巷可以打鎖口梁使2637巷能順利通過空巷，2637 巷有一段長約71.6 m 的巷道需要縮小巷道斷面寬度，巷道西幫向東幫方向縮回1.8 m，東幫位置不變。即巷道斷面寬度由原來的5.3 m 縮為3.5 m。具體縮減段的起始和結束位置以及中線位置由礦地質科提前標定。

2.2 過空巷方案

2637 巷掘進距離406-2 皮巷還剩13 m 時，考慮到支護可靠性及掘進機的自重等各方面因素，要求2637 巷底板距離406-2 皮巷道頂板間距不小于1.7 m。此時，2637 巷以7°向上掘進，至406-2 皮巷時平掘通過406-2 皮巷，然后以-7°向下掘進。掘進剖面圖如圖1。為減少掘進機自重對空巷的影響，巷道BC 段采用炮掘的方式完成，其他段由掘進機正常掘進。

圖1 過空巷剖面圖

2.3 交叉空巷內支護方案

（1）在鋼梁西側0.3 m 處沿掘進方向即由南向北安設“井”字木垛，每兩個“井”字木垛間隔為0.2 m，打設“井”字垛使用1.5 m×0.2 m×0.2 m 道木。

（2）在鎖口梁上搭接菱形金屬網（3700 mm×2000 mm），金屬網短邊要平行且與頂板壓緊，網要繃緊、鋪平、鋪展緊貼“井”字垛，網與網之間要連為一體，搭接處聯網孔要每隔100 mm 雙絲雙扣相連，用8#鉛絲扭結呈“三花狀”綁扎牢固，扭結不少于3 圈。

（3）在巷道交叉最寬處，即分煤系統絞車窩和406-2 皮巷絞車窩交匯處，若第一排鎖口梁沒有達到鎖口目的，煤體完整性較差，則繼續在第一排鎖口鋼梁以西0.3 m 處平行于第一排鋼梁繼續從分煤系統南幫最深處開始依次打設三眼錨索梁，直至平穩通過。

（4）在406-2 皮巷東幫距2637 巷西幫走向線2 m 位置時進行護幫錨桿支護，錨桿每排3 根，間距0.8 m，排距1.0 m，綜合考慮安全性和經濟性，

支護長度為40 m 為宜。支護方式布置示意圖如圖2。

圖2 交叉空巷支護方式圖（m）

3 粉煤灰充填空巷

12#層2637 巷向前掘進期間，需要與12#層406-2 皮帶巷貫通。由于406-2 皮帶巷布置為西北-東南走向，貫通后2637 巷繼續向前掘進，這期間406-2 皮帶巷支護、通風管理均存在隱患，所以決定采用粉煤灰充填該段巷道[4]，充填共計分三步：

（1）第一步：充填分煤系統至分煤系統繞道段，該段共80 m，需施工9 道木板墻。首先充填分煤系統至分煤系統繞道段，先施工兩道木板墻，間隔10 m，待充填粉煤灰完成后，間隔10 m 施工下一道，依次循環，直至充填到分煤系統繞道墻前。

（2）第二步：充填406-2 皮巷至406-4 軌巷口段，該段523 m，需施工52 道木板墻。在406-2 皮尾先施工一道木板墻，待充填粉煤灰完成后，間隔10 m 施工下一道，依次循環，直至充填到406-4 軌巷口處。

（3）第三步：充填分煤系統繞道段，該段18 m，施工兩道木板墻。該段充填完成后，分煤系統繞道至巷口處無全風壓系統，需與下風側機掘二隊串聯。分煤系統繞道充填粉煤灰完畢后，在正巷施工木板墻，該段45 m，需施工4 道木板墻。待充填粉煤灰完成后，間隔10 m 施工下一道，依次循環，直至充填到分煤系統正巷口。

粉煤灰制漿工藝為地面車間將粉煤灰、水泥、水按體積比6:1:3 的充分混合后，沿制漿管路灌入墻體；井下乳化液泵將速凝劑與粉煤灰漿液按體積比1:20 在墻前三通閥門混合灌入墻體；墻體即將充滿時，將膨脹劑制成漿液接頂膨脹嚴密，充填結束。

4 應用分析

在實際應用施工過程中有遇到一些問題但都及時得到解決：

（1）分煤系統空巷長期積水浸泡，兩條巷道交匯處浮煤淤泥較多，搭設木垛之前將淤泥清理到位，保證木垛底盤穩固。

（2）木垛與木垛之間間距20 cm，在實際操作當中發現其預留間距較大，導致木垛與木垛之間沒有形成一個整體。后及時調整方案使木垛與木垛間不留空隙，同時用木板、把撅將相鄰兩架木垛連接緊固，使所有木垛形成一個整體。

（3）鎖口鋼梁鋪設方向開始與掘進機履帶方向垂直，在掘進機通過時，履帶行走的摩擦力將鋪設的鋼梁卷起，及時調整方案將鋼梁鋪設方向與掘進機履帶方向平行。

5 結語

在2637 巷過空巷前后，通過現場考察制定了過空巷方案。通過主動被動等聯合支護方式，提前抽排有害氣體及積水，順利通過分煤系統及406-2皮帶巷兩條空巷，填補了云岡礦在該方面的技術空白，為8627 綜采工作面順利采出奠定了基礎。