綜采工作面過(guò)空巷的技術(shù)研究

郭佰壯

（神華億利能源有限責(zé)任公司黃玉川煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017200）

綜采工作面過(guò)空巷的技術(shù)研究

郭佰壯

（神華億利能源有限責(zé)任公司黃玉川煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017200）

以霍洛灣煤礦綜采工作面順利通過(guò)5條空巷為例，歸納總結(jié)了東勝煤田半隱伏式井田綜采工作面成功通過(guò)高于采高的空巷一些經(jīng)驗(yàn)，分析出綜采工作面過(guò)空巷時(shí)推進(jìn)速度普遍較低的主要原因，研究提出空巷采用無(wú)腿棚配合單體液壓支柱支護(hù)，無(wú)腿棚上架設(shè)木垛接頂并充填羅克休的施工工藝，優(yōu)化勞動(dòng)組織、完善安全技術(shù)措施，使綜采工作面安全、順利、快速的通過(guò)空巷得到了保障。

綜采工作面；通過(guò)空巷；無(wú)腿棚、羅克休；優(yōu)化勞動(dòng)組合

霍洛灣煤礦是一個(gè)大型現(xiàn)代化礦井，以開(kāi)采中厚煤層為主，2007年霍洛灣煤礦進(jìn)行了改擴(kuò)建改造，因其2007年以前為房柱式炮采，在布置22101首個(gè)綜采工作面時(shí)，面內(nèi)所轄5條既有巷道（為原設(shè)計(jì)房柱式炮采準(zhǔn)備巷道）成為廢棄的空巷，綜采工作面能否順利通過(guò)空巷，成為該礦生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，這決定著在改擴(kuò)建完成后，該礦能否順利達(dá)產(chǎn)起著關(guān)鍵性作用。因此，綜采工作面如何安全、順利、快速的通過(guò)空巷，是亟待解決的問(wèn)題。

1 概況

1.1 礦井概況

霍洛灣井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗東南，霍洛灣煤礦原屬伊金霍洛旗，是地方國(guó)營(yíng)煤礦，1992年5月開(kāi)始建設(shè)，1997年由神華集團(tuán)接受并繼續(xù)建設(shè)，生產(chǎn)能力為2.0 Mt/a，現(xiàn)經(jīng)改擴(kuò)建后，生產(chǎn)能力為3.0 Mt/a，井田內(nèi)相對(duì)高差在100 m左右，瓦斯等級(jí)為低瓦斯礦井，2－2、3－1為主采煤層，采煤方式為綜采。

1.2 工作面概況

22101工作面是霍洛灣煤礦技改后的首個(gè)綜采工作面，22101工作面長(zhǎng)249 m，布置長(zhǎng)度1 510 m，推進(jìn)長(zhǎng)度1 403 m，煤層傾角10°～30°。煤層厚度2.3 m～2.6 m，容重 1.28 t/m3，儲(chǔ)量 116 萬(wàn) t，設(shè)計(jì)采高2.4 m，地面標(biāo)高1 181.4 m～1 277.9 m，煤層底板標(biāo)高1 075 m～1 100.35 m，可采儲(chǔ)量110萬(wàn)t，本工作面回采率為95%?？刹善?.5個(gè)月。

1.3 空巷描述

22101綜采工作面內(nèi)空巷共計(jì)5條，與切眼平行巷道的長(zhǎng)度由工作面向回采方向依次為：1號(hào)75.7 m，2號(hào)115.3 m，3號(hào)52.8 m，與切眼近似垂直的巷道長(zhǎng)度為4號(hào)356.6m，與切眼垂直的巷道長(zhǎng)度為5號(hào)20m。工作面空巷布置示意圖，見(jiàn)圖1。

圖1 工作面空巷布置示意圖 /m

各空巷平均寬度在6.5 m，高度在4 m，比工作面采高高出1.6mm左右，巷道頂部還有為房柱式炮采留的1.2m左右厚的護(hù)頂煤。

2 過(guò)空巷前準(zhǔn)備

2.1 優(yōu)化組織

2.1.1 礦成立專項(xiàng)過(guò)空巷小組

（1） 指揮領(lǐng)導(dǎo)組

職責(zé)：對(duì)整個(gè)空巷支護(hù)施工及貫通推進(jìn)工作統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)，調(diào)度室每2 h對(duì)井下施工情況進(jìn)行一次統(tǒng)計(jì)，及時(shí)將存在的問(wèn)題向指揮領(lǐng)導(dǎo)小組匯報(bào)。

（2）安全質(zhì)量監(jiān)督組

職責(zé)：負(fù)責(zé)空巷支護(hù)施工及過(guò)空巷期間的安全、質(zhì)量監(jiān)督檢查。

（3）施工技術(shù)組

職責(zé)：為空巷支護(hù)施工及空巷貫通推進(jìn)提供技術(shù)指導(dǎo)和支持。

（4）設(shè)備檢查維護(hù)組

職責(zé)：在工作面貫通空巷臨近時(shí)，老頂最后一次周期來(lái)壓之前，檢修好工作面及運(yùn)輸系統(tǒng)所有設(shè)備，保證設(shè)備正常運(yùn)行。

（5）現(xiàn)場(chǎng)指揮組

職責(zé)：負(fù)責(zé)空巷支護(hù)施工及貫通空巷的現(xiàn)場(chǎng)管理。

（6）材料供應(yīng)保障組

職責(zé)：為空巷支護(hù)施工及空巷貫通做好物料供應(yīng)及后勤保障。

2.2 合理安排工作流程

空巷頂板加強(qiáng)支護(hù)（用11號(hào)工字鋼制作間距0.8 m無(wú)腿棚，上鋪設(shè)鉛絲網(wǎng)，上鋪設(shè)30 mm厚木板，上鋪設(shè)風(fēng)筒布，上木垛絞架接頂，充填密封1號(hào)）→液壓?jiǎn)误w柱支護(hù)→工作面機(jī)電設(shè)備點(diǎn)檢與維護(hù)（保證各設(shè)備在通過(guò)期間運(yùn)行正常）→工作面推進(jìn)（嚴(yán)格掌握推進(jìn)速度、采高、調(diào)斜等）→貫通前40 m依據(jù)頂板周期來(lái)壓情況調(diào)整推進(jìn)速度→貫通前15 m調(diào)整采高→貫通→支架前伸縮梁前探挑梁→清理浮煤→過(guò)空巷→正?；夭?。

2.3 空巷支護(hù)

2.3.1 空巷支護(hù)方法

2.3.1.1 1、2、3 號(hào)空巷支護(hù)

1）鋼梁上架設(shè)木垛進(jìn)行接頂

在無(wú)腿棚鋼梁上鋪10號(hào)金屬網(wǎng)片，金屬網(wǎng)片上鋪3 cm厚松木板，松木板上鋪風(fēng)筒布，在鋪好風(fēng)筒布的無(wú)腿棚鋼梁上打木垛；架設(shè)木垛前，由風(fēng)筒布向下穿釘子，確定木垛十字交叉點(diǎn)必須在鋼梁上，由釘子位置在鋼梁上噴白漆，確定單體液壓支柱的支撐位置。

2）制造人工假頂

將鋼梁以上至頂板區(qū)域用充填料進(jìn)行充填，充填材料采用瑞米充填/密封I號(hào)（Carbofill），發(fā)泡率20倍以上，強(qiáng)度不低于0.25 MPa；初凝時(shí)間90 s；終凝時(shí)間為10 min；阻燃。保證綜采設(shè)備在通過(guò)此區(qū)域時(shí)，人工假頂起到支撐作用?？障锔叨葹? m，棚架高度2.4m，密封Ⅰ號(hào)充填高度約1.6m。在充填之前進(jìn)行梁端打兩個(gè)支柱，以滿足充填壓力，保證托架不被壓脫鉤。充填時(shí)，用兩臺(tái)氣動(dòng)泵由巷道兩頭向巷道當(dāng)中進(jìn)行充填。預(yù)備一袋棉紗，有縫隙時(shí)及時(shí)封堵。

注漿孔布置采取五花眼布置方式，與巷道平行和垂直方向相鄰兩眼間距均為3 m，加大充填密度，以保證充填效果。1號(hào)空巷長(zhǎng)75.6 m，共73個(gè)孔；2號(hào)空巷長(zhǎng)115.3 m，共119個(gè)孔；3號(hào)空巷長(zhǎng)52.8 m，共55個(gè)孔?？组g距及每孔注漿量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可適當(dāng)調(diào)整，以注滿接頂為準(zhǔn)。注漿孔布置圖，見(jiàn)圖2。

圖2 注漿孔五花眼布置圖

3）鋼梁下液壓?jiǎn)误w進(jìn)行支護(hù)

單體支柱1梁8柱，嚴(yán)格按照施工圖支設(shè)；支柱必須支在木垛十字交叉點(diǎn)上；超高點(diǎn)必須加設(shè)鐵鞋；支柱初撐力必須達(dá)到15 MPa；單體與鋼梁之間必須設(shè)立單獨(dú)的防倒繩；支柱三用閥卸液口必須統(tǒng)一朝向煤壁側(cè)；鋼梁下單體分次分段注液，使同一根鋼梁下單體均能達(dá)到初撐力要求。1、2、3空巷支護(hù)斷面圖，見(jiàn)圖3。

圖3 1、2、3空巷支護(hù)斷面圖

2.3.1.2 4、5號(hào)空巷支護(hù)

將4號(hào)、5號(hào)巷道原有木垛拆除，在巷道頂板上注錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，錨索三花布置，間排距2 m；在原有無(wú)腿棚鋼梁下，架設(shè)礦用12號(hào)工字鋼支架預(yù)挑的縱鋼梁，縱鋼梁與無(wú)腿棚之間用φ16 mm圓鋼U型卡固定，在縱鋼梁下打單體，單體支撐位置必須對(duì)準(zhǔn)木垛十字交叉點(diǎn)，一梁六柱；支柱初撐力必須達(dá)到15MPa以上。4、5號(hào)空巷支護(hù)斷面圖，見(jiàn)圖4。

圖4 4、5號(hào)空巷支護(hù)斷面圖

2.4 過(guò)空巷前技術(shù)工作準(zhǔn)備

1）根據(jù)井上、下對(duì)照?qǐng)D，各空巷地面標(biāo)高1194.6 m～1228.6m之間，空巷頂板標(biāo)高為1091.755m，空巷垂深在120 m左右；2－2煤層頂板偽頂為砂質(zhì)泥巖、泥巖，易冒落，直接頂、老頂為粉砂巖、細(xì)砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖。過(guò)空巷期間，頂板能隨著工作面推進(jìn)而自然垮落，采煤工作面煤壁前方形成的支承壓力隨著工作面的推進(jìn)而不斷向前移動(dòng)，前支承壓力峰值的位置可深入工作面煤體內(nèi)2 m～10 m，即工作面推進(jìn)距空巷此范圍內(nèi)片幫最為嚴(yán)重，距空巷此段距離時(shí)，回采特別注意安全；根據(jù)綜采工作面頂板壓力動(dòng)態(tài)觀測(cè)表推斷，工作面前35架和后35架周期來(lái)壓步距在16 m，且周期來(lái)壓不很明顯；工作面中段周期來(lái)壓步距在12 m，周期來(lái)壓劇烈；距空巷20m時(shí)，及時(shí)調(diào)整推進(jìn)速度，如果割到距空巷4 m時(shí)，不來(lái)壓，必須停止推進(jìn)，等周期來(lái)壓過(guò)后方可正常推進(jìn)。當(dāng)工作面推進(jìn)到距空巷20m時(shí)，地測(cè)站應(yīng)在回風(fēng)順槽正幫上每隔5m做一個(gè)空巷鋼梁頂、底板水平標(biāo)高標(biāo)志。每班對(duì)回順、運(yùn)順的推進(jìn)距離進(jìn)行測(cè)量，及時(shí)掌握和調(diào)整工作面的推進(jìn)度；跟班隊(duì)長(zhǎng)和技術(shù)人員隨時(shí)掌握工作面頂板、底板與對(duì)應(yīng)的空巷頂板、底板高低情況，根據(jù)空巷實(shí)測(cè)剖面圖，確保過(guò)空巷工作面頂、底板與空巷鋼梁頂、底板相平。

2）控制采高。當(dāng)工作面推進(jìn)到距空巷20m處，開(kāi)始調(diào)整采高，采高范圍調(diào)到2.4 m～2.6 m，確保與空巷貫通時(shí)，現(xiàn)有工作面頂、底板標(biāo)高與空巷鋼梁、底板標(biāo)高一致。這時(shí)，綜采隊(duì)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)采煤機(jī)滾筒直徑φ1 800 mm，給空巷靠近貫通側(cè)的單體上用反光安全帶作以距底板1 800 mm的標(biāo)記，以便貫通期間煤機(jī)司機(jī)掌握工作面和空巷底板標(biāo)高情況，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整工作面。

2.5 施工要求

2.5.1 過(guò)空巷前工作面工程質(zhì)量要求

過(guò)空巷前必須將工作面及兩端頭區(qū)域的浮煤、浮矸及雜物徹底清理干凈，保證煤質(zhì)。根據(jù)工作面兩頭推進(jìn)距離，及時(shí)調(diào)整工作面兩頭的推進(jìn)距離，保證過(guò)空巷期間運(yùn)輸機(jī)不上下竄動(dòng)。在刮板運(yùn)順機(jī)竄動(dòng)允許的情況下，將工作面適當(dāng)調(diào)斜，使機(jī)頭超前機(jī)尾，以減少工作面同時(shí)揭露平行空巷的范圍，避免工作面冒頂、切頂?shù)奈ｋU(xiǎn)。

2.5.2 過(guò)空巷前工作面機(jī)電設(shè)備的要求

在過(guò)空巷前對(duì)所有工作面設(shè)備及皮帶系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行一次全面的檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，嚴(yán)禁設(shè)備帶病運(yùn)行；工作面所有設(shè)備必須提前檢修到位，電器設(shè)備及電纜完好，保護(hù)靈敏可靠，保證過(guò)空巷時(shí)無(wú)帶病設(shè)備；綜采隊(duì)提前做好所有設(shè)備的備品、備件計(jì)劃，并儲(chǔ)備到位；過(guò)空巷前三天所有設(shè)備廠家服務(wù)人員必須駐礦，隨時(shí)解決過(guò)空巷期間的設(shè)備存在問(wèn)題。

3 空巷貫通及推進(jìn)

3.1 4號(hào)、5號(hào)空巷推進(jìn)

工作面在4號(hào)、5號(hào)空巷推進(jìn)時(shí)，煤機(jī)司機(jī)每割一刀，支架工要把空巷段支架超前移架，及時(shí)挑住鋼梁，煤機(jī)司機(jī)進(jìn)入空巷觀察空巷頂?shù)装迮c工作面頂?shù)装宓南鄬?duì)位置，使工作面底板與空巷底板持平；在空巷回撤單體人員，應(yīng)及時(shí)把鐵柱靴一并回撤，把由于移架造成的歪斜的單體重新扶正；空巷與工作面交叉地段，頂板壓力較大，移架后確保每架達(dá)到初撐力要求，并及時(shí)把前梁打出；煤機(jī)過(guò)空巷段時(shí)，適當(dāng)放慢煤機(jī)速度，并適當(dāng)控制采高，防止空巷交叉口處的出現(xiàn)臺(tái)階現(xiàn)象。

3.2 1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)空巷推進(jìn)

1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)空巷推進(jìn)距離空巷20 m時(shí)，逐漸調(diào)整采高，直到與空巷鋼梁及底板高度一致。在與空巷中的調(diào)車硐室貫通后，煤機(jī)司機(jī)必須對(duì)照空巷剖面圖，在空巷實(shí)地查看頂?shù)装迤鸱兓闆r、高度及調(diào)車硐室的基本情況，及時(shí)調(diào)整工作面的高度及起伏變化，確保貫通質(zhì)量。工作面與空巷貫通時(shí)，采煤機(jī)的運(yùn)行速度控制在2 m/min左右,防止?jié)L筒誤割鋼梁、單體支柱。過(guò)空巷時(shí)，支架與鋼梁接頂壓力必須保證推動(dòng)溜子。過(guò)空巷期間，每班額外配備2名支架工對(duì)空巷段進(jìn)行追機(jī)拉架，及時(shí)挑住鋼梁；工作面與空巷貫通后，當(dāng)溜槽推至單體處時(shí)，采取每正常推進(jìn)一刀機(jī)頭少割一次三角煤，讓支架盡可能多的挑住鋼梁，在減少控頂距的同時(shí)，便于一次能更多地回撤單體；工作面與空巷貫通后，現(xiàn)場(chǎng)具備挑梁條件的先挑梁，不具備挑梁條件的，先將浮煤徹底清理干凈，然后挑梁。使液壓支架前移與空巷提前架好的鋼梁搭接，搭接長(zhǎng)度不小于400 mm，對(duì)于個(gè)別搭接不上的工字鋼可借助木墊板配合φ200 mm、長(zhǎng)1.75 m的半圓木，用液壓支架將鋼梁挑住，將液壓支架升緊，達(dá)到設(shè)計(jì)值為25.2 MPa的初撐力。工作面貫通空巷后，待煤機(jī)從機(jī)尾向機(jī)頭方向并通過(guò)貫通段，頂板壓力穩(wěn)定后，回撤單體人員方準(zhǔn)進(jìn)入空巷回撤單體過(guò)空巷期間，必須保證工作面中部至機(jī)尾的溜子及頂?shù)灼街薄８蠲簳r(shí)煤機(jī)司機(jī)與支架工密切配合，采用超前拉架即支架不得滯后煤機(jī)前滾筒3架，防止工作面出現(xiàn)漏矸現(xiàn)象。先挑梁后推溜，以小段推溜為主，每次推溜長(zhǎng)度不得超過(guò)10架，以免推倒單體。

4 小結(jié)

國(guó)內(nèi)同行業(yè)內(nèi)綜采工作面過(guò)空巷不是先例，但過(guò)如此復(fù)雜的空巷還是鮮見(jiàn)，這次能順利的通過(guò)空巷，與精心的組織、安全技術(shù)的編制和選擇合理的支護(hù)形式是分不開(kāi)的。通過(guò)制定和運(yùn)用上述一系列管理、技術(shù)和安全措施，霍洛灣煤礦綜采隊(duì)安全、順利的通過(guò)了22101工作面內(nèi)的5條空巷，達(dá)到了預(yù)期的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效果。

[1]王安.現(xiàn)代化億噸礦區(qū)生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

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[3]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

Abstract:Taking the example of successfully passing 5 abandoned roadways of fully-mechanized mining face in Huoluowan mine,the paper summarizes some experiences in semi-concealed field of Dongsheng mine,analyzes the main reasons of low driving-speed of passing,proposes the combined supporting method (legless support and single hydraulic support)in the abandoned roadway and the technique of wood cribs to the top of the legless support and Rocksil filling,optimizes labor organization,perfects the safety measurements,and guarantees safe and fast passing abandoned roadways.

Key words:fully-mechanized mining face;passing abandoned roadway;legless support;Rocksil;optimize labor organization

編輯：徐樹(shù)文

Study on Passing Abandoned Roadway in Fully-mechanized Mining Face

GUO Bai-zhuang

(Huangyuchuan Mine,Shenhua Yili Energy Group,Ordos Inner Mongolia 017200,China)

TD353

A

1672-5050（2010）09-0052-04

2010-06-30

郭佰壯（1979—），男，黑龍江齊齊哈爾人，本科，助理工程師，現(xiàn)從事采礦生產(chǎn)技術(shù)管理工作。