采空區(qū)下近距離煤層巷道掘進(jìn)方法

王　貴

(大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司)

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采空區(qū)下近距離煤層巷道掘進(jìn)方法

王貴

(大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司)

摘要采空區(qū)下近距離煤層巷道掘進(jìn)過程中普遍存在著施工困難，支護(hù)難度大，工作面頂板、瓦斯、水害防治相對困難，安全管理要求高等問題，對此，在馬脊梁礦8408工作面采空區(qū)下 14-3#層404盤區(qū)8408切眼施工時，通過采用一系列的先進(jìn)施工工藝順利實(shí)現(xiàn)了巷道掘進(jìn)，總結(jié)出了1套完整的近距離煤層巷道掘進(jìn)方法，供類似礦山參考。

關(guān)鍵詞采空區(qū)薄煤層巷道掘進(jìn)施工工藝

馬脊梁礦14-3#層404盤區(qū)8408切眼設(shè)計(jì)長120 m，在施工過程中即進(jìn)入上覆14-2#層8408工作面采空區(qū)下方，14-2#煤層與14-3#煤層層間距0.7～2 m，平均1.35 m，屬極近距離煤層。礦井地質(zhì)條件復(fù)雜多變，巷道掘進(jìn)過程中先后遇到5個斷層，掘至55 m 處時探測到上覆采空區(qū)低洼處積水，于是停產(chǎn)放水。上覆已采工作面的采煤行為嚴(yán)重破壞了底板(掘進(jìn)工作面的頂板)，給巷道掘進(jìn)施工帶來了極大的安全隱患。

1施工工藝

切眼設(shè)計(jì)寬4.2 m，為實(shí)現(xiàn)長10.4 m的掘進(jìn)機(jī)順利90°轉(zhuǎn)向切眼掘進(jìn)方向，應(yīng)在開口位置搬角，即開口時因巷口搬角出現(xiàn)大斷面三角區(qū)域。由于開口時須移除位于5408巷開口位置處原有的11根鋼棚棚腿，為確保移除棚腿后5408巷近50 m2頂板的穩(wěn)定性，在該三角區(qū)域架設(shè)長12 m的U29組合梁2組，并在組合梁下支設(shè)間距不大于4 m的U29棚腿，組合梁兩端頭固定于巷幫上，防止組合梁承載時發(fā)生移動或棚腿傾倒，組合梁及棚腿用半圓木與巷幫或頂板剎緊背牢，確保開口位置處5408巷頂板的安全穩(wěn)定(圖1)。

圖1中，E區(qū)為第1刀截割范圍，陰影部分為實(shí)煤區(qū)，掘進(jìn)機(jī)截割E區(qū)時，首先移除E區(qū)范圍內(nèi)架設(shè)于5408巷內(nèi)的支護(hù)棚腿A、B、C、D、E、F，如此棚腿A、B、C、D、E、F對應(yīng)的5408巷內(nèi)U29橫梁的一端均搭接于切眼口長12 m的U29雙梁上。經(jīng)井下現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)，截割E區(qū)時，a、b、c、d、e、f處為掘進(jìn)機(jī)涉及不到的空間，為減輕12 m長組合梁載荷，故在a、b、c、d、e、f處U29橫梁下支設(shè)單體柱，單體柱與橫梁吃緊即可。E區(qū)內(nèi)架設(shè)適當(dāng)長度的2根11#礦用工字鋼，一端搭接于12 m長的U29雙梁上，貼近巷幫的一端用單體柱支設(shè)。

第2刀在E區(qū)的基礎(chǔ)完成G區(qū)的截割，完成G區(qū)的截割后可在G、E疊加區(qū)域內(nèi)架設(shè)U29組合雙梁1、U29組合雙梁2。a、b、c、d、e、f處單體柱繼續(xù)保留，在不影響下1個截割循環(huán)掘進(jìn)機(jī)行走軌跡的情況下，在長12 m U29雙梁、U29組合雙梁1及U29組合雙梁2下方的合適位置增設(shè)單體柱，盡可能在不影響機(jī)組正常截割的情況下，增加U29雙梁及開口位置對應(yīng)的5408巷內(nèi)U29橫梁下棚腿的數(shù)量，如此往復(fù)直至掘進(jìn)機(jī)完全實(shí)現(xiàn)90°轉(zhuǎn)彎進(jìn)入切眼工作面為止。

對于掘進(jìn)機(jī)完成截割工藝不涉及的區(qū)域，無論是U29雙梁下，還是5408巷內(nèi)的開口位置處U29橫梁下，應(yīng)盡可能以無規(guī)則的布置形式增設(shè)單體柱，即增加棚梁下棚腿的支護(hù)密度，避免個別橫梁下的載荷超出其抗彎強(qiáng)度而使1.1 m厚的頂板發(fā)生塑性變形導(dǎo)致發(fā)生頂板冒落事故。完成截割工藝后進(jìn)行錨桿及架棚支護(hù)時，在控頂區(qū)域采用單體柱與1.2 m 長的花邊π型梁匹配進(jìn)行臨時支護(hù)。機(jī)組完全進(jìn)入切眼工作面后，U29橫梁下支設(shè)的單體柱間距不得超過4.2 m，并在適當(dāng)?shù)奈恢弥гO(shè)木支柱，防止因單體柱卸載而導(dǎo)致U29橫梁載荷過大發(fā)生頂板事故。

2特殊地質(zhì)條件下施工安全技術(shù)措施

2.1遇斷層

施工5408巷過程中，先后分別遇見H=0. 5 m∠60°、H=1.1 m∠70°、H=1.2 m∠60°、H=0.55 m∠60°、H=1.40 m∠55°的正斷層。對此，施工隊(duì)探到斷層后，執(zhí)行過斷層安全技術(shù)措施[1-5]，通過精確計(jì)算，確定了巷道開始下山掘進(jìn)的準(zhǔn)確起始位置，以該位置為起始點(diǎn)5°坡下山預(yù)留頂煤，確保頂板厚度在1.5 m以上掘進(jìn)。過斷層期間縮小錨桿與鋼棚的支護(hù)排距，即由以往的1 m排距縮小為0.8 m，斷層前后1 0 m開始執(zhí)行過段層措施。過斷層期間，若發(fā)現(xiàn)頂板出現(xiàn)裂隙或頂板來壓鋼梁出現(xiàn)變形，應(yīng)及時增設(shè)鋼棚，對頂板進(jìn)行噴漿，確保巷道頂板穩(wěn)定。

2.2遇采空區(qū)低洼處積水

巷道掘至620 m處，探測到上覆采空區(qū)低洼處積水，應(yīng)立即采取的措施為：①巷道停止掘進(jìn)，由探水隊(duì)施工放水孔進(jìn)行放水；②停止掘進(jìn)后，施工隊(duì)組每班派專人排水，確認(rèn)排水完畢后，方可正常掘進(jìn)。

3結(jié)語

馬脊梁礦近距離煤層下8408切巷的成功施工，實(shí)現(xiàn)了在受限的空間內(nèi)機(jī)身長度為10.4 m掘進(jìn)機(jī)90°轉(zhuǎn)彎且不影響其截割工藝需要的正常行走軌跡。采用U29鋼及11#工字鋼支護(hù)節(jié)約了成本，加強(qiáng)了頂板的穩(wěn)定性，提高了巷道施工過程中的安全系數(shù)，為近距離煤層下巷道施工提供了可靠依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[5]劉宏偉，劉剛.井巷工程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2006.

(收稿日期2016-01-07)

王貴(1986—)，男，助理工程師，037003 山西省大同市。