在復(fù)雜地質(zhì)條件下過空巷及穿層巷道技術(shù)

羅 君

(西山煤電(集團(tuán))公司 東曲礦，山西 古交 030203)

1 工作面地質(zhì)概況及實(shí)際情況

1.1 工作面地質(zhì)概況

西山煤電集團(tuán)公司東曲礦14216 工作面井下位于+973 水平二采區(qū)，該面所采4#煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層總厚為3.45 ～4.7 m，其中，煤層厚2.5 ～4.3 m，平均3.51 m，夾矸厚0.15 ～1.6 m，平均0.65 m，中上部夾1 ～3 層的薄層泥巖，煤層厚度變化較大。頂?shù)装鍘r性見表1。

表1 頂?shù)装鍘r性表

1.2 工作面實(shí)際情況

根據(jù)以上地質(zhì)資料，當(dāng)工作面軌道順槽推至247 m，皮帶順槽推至295 m 處，有一條與工作面軌道順槽和皮帶順槽貫穿的空巷，該空巷靠軌順一頭與軌順巷道立交，向2#煤穿層，穿層段長度25 m，空巷總長度170 m，同時(shí)該空巷內(nèi)還有一條穿層聯(lián)絡(luò)巷與2#煤運(yùn)煤平巷相通，長度40 m，且空巷與軌道順槽交匯處有陷落柱出現(xiàn)。位置關(guān)系圖見圖1。

2 空巷及穿層巷道的支護(hù)技術(shù)

空巷水平段及穿層聯(lián)絡(luò)巷原斷面尺寸及支護(hù):寬4 m，高2.4 m 倒梯形，支護(hù)為全錨支護(hù)?？障锎佣沃ёo(hù)為錨棚支護(hù)，寬4 m 高3.1 m 正梯形。

圖1 空巷、穿層巷及陷落柱與工作面位置關(guān)系示意圖

1)空巷水平段維護(hù):空巷內(nèi)支護(hù)采用單體支柱架棚支護(hù);單體柱作腿，3.6 ～3.9 m 工字鋼梁和3.6 m 板梁做梁，一梁四柱，棚距1 m，柱距1 m 打設(shè)。頂板破碎壓力大地段，可以根據(jù)實(shí)際情況在棚子中間再套板梁或鋼梁加強(qiáng)支護(hù)，將棚距由1 m 變?yōu)?.5 m，巷道高度不夠的地方必須進(jìn)行拉底，回采時(shí)工作面空巷與皮順、穿層聯(lián)絡(luò)巷、中巷相交的三角區(qū)域壓力如果增大，煤壁破碎，可提前對該區(qū)域采取注漿或垛木垛技術(shù)措施，加強(qiáng)該區(qū)域支護(hù)強(qiáng)度?？障锲矫嬷ёo(hù)圖見圖2。

圖2 空巷平面支護(hù)圖

2)工作面內(nèi)中部穿層聯(lián)絡(luò)巷的維護(hù)。首先，將穿層聯(lián)絡(luò)巷分為水平段、斜坡前15 m 段、斜坡后15 m 段進(jìn)行分段維護(hù)。a)水平段維護(hù)(從穿層聯(lián)絡(luò)巷口至起坡點(diǎn)水平段):順穿層聯(lián)絡(luò)巷方向用長3.9 m的工字鋼做梁，單體柱做腿，一梁4 柱，棚距≤1 m，柱距1 m，每4 m 為一段，每段打5 排進(jìn)行維護(hù)。b)穿層聯(lián)絡(luò)巷斜坡前15 m 段:從斜坡上沿4#煤頂面開始平行向前人工拉底2 m 做一平臺(tái)，然后在平臺(tái)上施工4#煤人工假頂進(jìn)行頂板維護(hù)。具體方法:使用d17.8 mm×4 500 mm 錨索，配合3.8 m 吊梁在巷道內(nèi)與4#煤頂面平齊的做一平臺(tái)，從巷道起坡點(diǎn)開始向前打吊梁11 排，吊梁平行于巷道W 托盤，排距1 m，之后用8 m 的長鐵軌或圓木鋪在吊梁和4#煤頂面的平臺(tái)上做一人工假頂，共計(jì)15 m。最后在假頂上垛木垛接頂嚴(yán)實(shí)，木垛使用3.6 m 板梁和圓木垛成“#”字型，用緊錨器將鎖具鎖緊，并在錨索下打單體加強(qiáng)支護(hù)。c)斜坡后15 m 段直接在巷道底板上垛木垛進(jìn)行維護(hù)，具體方法為:將巷道底板清平后，用3.6 m 板梁和圓木在巷道內(nèi)垛3 個(gè)“#”字型木垛接頂，穿層聯(lián)絡(luò)巷支護(hù)剖面圖見圖3。

圖3 穿層聯(lián)絡(luò)巷支護(hù)剖面圖

3)工作面空巷靠軌順頭穿層段的維護(hù)。該穿層段共23 m，分為兩段維護(hù)，分別是距中巷口5 m 段和斜坡18 m 段。距中巷口5 m 段:先在巷道原棚子下打單體一梁三柱加強(qiáng)支護(hù)，然后在原棚子下套3.8 m板梁一梁三柱，使用單體柱做腿，進(jìn)行維護(hù);斜坡18 m 段:采用打吊梁、垛木垛進(jìn)行維護(hù)，具體方法為:首先對巷道頂板補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，將巷道內(nèi)兩幫進(jìn)行拉底、出渣，拉夠高度后，靠巷道兩幫打吊梁鋪網(wǎng)維護(hù)頂板，每對吊梁托4 架棚梁。打吊梁前要將棚梁上不接頂?shù)牡胤接冒辶汗错?，確保接頂嚴(yán)實(shí)。錨索規(guī)格d17. 8 mm×4 500 mm，吊梁長度3.8 m，每根吊梁下打3 根錨索。維護(hù)好頂板之后，在每對吊梁下垛“#”字型木垛，并將木垛與錨索捆起，木垛要垛在4#煤頂面上。穿層巷剖面圖見圖4。

圖4 穿層巷剖面圖

3 過空巷、穿層巷道、陷落柱的施工方案

1)由于空巷傾斜于工作面，軌順與皮順相差48 m。因此，過空巷時(shí)工作面按正規(guī)循環(huán)平行工作面傾向推進(jìn)，逐段穿過空巷。過空巷及穿層巷道時(shí)，必須降低工作面采高，嚴(yán)格將采高控制在3.2 ～3.5 m，支架跟頂超高段必須勾頂嚴(yán)實(shí);工作面過空巷及穿層聯(lián)絡(luò)巷，必須提前拉架，當(dāng)支架進(jìn)入空巷及穿層聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)，必須將空巷及穿層聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)的梁挑住并升緊支架。

2)工作面與穿層巷道的貫通距離剩余5 m 時(shí)，將對應(yīng)貫通處的支架進(jìn)行提前拉架，支護(hù)好工作面頂板，同時(shí)在周圍沿頂板平行打眼，探貫通位置，若打通，需及時(shí)穿超前插梁(鋼梁)進(jìn)行超前維護(hù)。

3)由于空巷與軌順平交處有陷落柱的出現(xiàn)(見圖1)，該陷落柱主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖、煤，硬度較低，采機(jī)易截割。但由于該陷落柱內(nèi)頂板無層理，破碎、易垮落，因此，過陷落柱時(shí)采用降低采高截割通過的方式進(jìn)行，同時(shí)加強(qiáng)頂板支護(hù)。

4 研究的目的和意義

針對綜采工作面回采作業(yè)過程中，遇空巷和穿層巷時(shí)控制頂板的難度較大，特別是有周期來壓時(shí)，容易發(fā)生漏冒頂事故，影響工作面的安全生產(chǎn)，通過東曲礦對14216 工作面的研究，采取綜合性技術(shù)措施來對頂板進(jìn)行控制，杜絕頂板事故的發(fā)生，從而確?；夭晒ぷ髅娴恼Ｗ鳂I(yè)，提高了資源的回收率。