9200煤柱工作面過(guò)老巷群安全技術(shù)措施研究

徐大連

（徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 引言

井工煤礦開(kāi)采前期，為保護(hù)水平大巷、上下山等服務(wù)年限較長(zhǎng)巷道，會(huì)留設(shè)保護(hù)煤柱，防止應(yīng)力集中導(dǎo)致巷道變形失修[1-4]。為了有效利用資源，減小煤柱寬度，保護(hù)煤柱內(nèi)往往布置巷道眾多，交錯(cuò)復(fù)雜。隨著礦井資源枯竭，保護(hù)煤柱將被逐步回收，回采過(guò)程中面臨過(guò)頂板巷道、底板巷道、穿層巷道等復(fù)雜情況，影響工作面安全回采，因此，研究煤柱工作面回采過(guò)老巷群技術(shù)十分必要。本文以徐礦集團(tuán)張雙樓煤礦9200工作面為研究背景，研究過(guò)老巷的安全技術(shù)措施。

2 工程概況

9200工作面位于-500m水平西一、西二大巷上方，第7～10勘探線之間，南鄰9407工作面采空區(qū)，北鄰9409工作面采空區(qū)。工作面走向長(zhǎng)846m，傾斜長(zhǎng)125～181/163m，煤厚1.8～4.2/3.6m，煤層傾角15～27°，平均22°，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為較穩(wěn)定煤層，可采儲(chǔ)量約69.5萬(wàn)t。工作面所處區(qū)域老巷較多，回采過(guò)程中將揭露多條老巷，對(duì)工作面安全回采影響較大。根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的排查和對(duì)資料的分析整理，統(tǒng)計(jì)出回采過(guò)程中將揭露的老巷共有12條，其中有5條同層、7條穿層。9200工作面及老巷布置如圖1所示。

圖1 9200工作面及老巷布置

3 老巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案設(shè)計(jì)

3.1 同煤層老巷支護(hù)方案

同煤層老巷布置主要分為走向布置、傾向布置和斜交布置三種。-500西二九煤副巷、-500西一九煤上山皮帶聯(lián)絡(luò)巷、西二九煤回風(fēng)巷（外段）為走向布置，-500西一九煤上山為傾向布置，9409材料道聯(lián)絡(luò)巷、西二九煤回風(fēng)巷（里段）為斜交布置。走向布置的老巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，與工作面揭露范圍2～3臺(tái)支架，暴露面積小，老巷內(nèi)提前使用單體配合鉸接頂梁支設(shè)一排超前支護(hù)。工作面回采過(guò)程中，在老巷口及上下3臺(tái)支架范圍鋪單層菱形金屬網(wǎng)控頂。傾向布置老巷一次揭露范圍大，揭露時(shí)易造成大面積空頂，進(jìn)而導(dǎo)致頂板事故發(fā)生。過(guò)傾向老巷期間，需提前采用單體配合11#工字鋼扶棚支護(hù)，工字鋼沿走向布置，一梁兩柱，排距0.75m。揭露老巷前1個(gè)原班，在老巷口及上下3臺(tái)支架范圍提前鋪單層菱形金屬網(wǎng)控頂。斜交布置老巷的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，需要根據(jù)老巷與工作面傾向夾角大小確定，夾角大于30°時(shí)，參照走向老巷支護(hù)方式布置，夾角小于等于30°時(shí)，參照傾向老巷支護(hù)方式布置。支護(hù)方式如圖2所示。

圖2 同煤層老巷支護(hù)形式

3.2 穿層老巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案

按與工作面布置形式劃分，穿層老巷主要分為走向布置、傾向布置和斜交布置三種。每種布置形式均又有所不同，選取典型穿層老巷進(jìn)行分析，類(lèi)似巷道不再贅述。

3.2.1 -500西翼皮帶運(yùn)輸巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

該老巷位于工作面回采進(jìn)尺點(diǎn)80～846m之間，其中回采進(jìn)尺點(diǎn)80～310m、446～846m范圍為同煤層老巷，回采進(jìn)尺點(diǎn)310～355m、400～446m范圍為半煤巖巷道，回采進(jìn)尺點(diǎn)355～400m范圍為頂板老巷?；夭蛇^(guò)程中穿層段老巷先由煤層進(jìn)入頂板后再次進(jìn)入煤層，進(jìn)入頂板深度最大2.4m。

（1）半煤巖段支護(hù)參數(shù)。施工錨索吊梁配合木垛加強(qiáng)頂板支護(hù)，老巷中線上下1.2m處各施工一排走向吊梁，采用不低于11#工字鋼，長(zhǎng)3.5m，距兩端0.3m處各施工1個(gè)Ф22mm眼孔，錨索為Ф18.9×6250mm鋼絞線。槽鋼吊梁首尾交替搭接0.25m，高度與煤線一齊，3m為一個(gè)循環(huán)。上方采用半圓木打“#”型木垛接頂，下方第一層（自下向上排序）2塊3m長(zhǎng)半圓木沿傾向布置，距吊梁鋼絞線0.5m，外露0.3m；第二層2塊3m長(zhǎng)半圓木沿走向布置，放在第一層傾向半圓木上，端頭外露0.25m。第三層與第一層半圓木布置相同，第四層與第二層半圓木布置相同，依次類(lèi)推，直至接實(shí)頂板。半煤巖段支護(hù)如圖3所示。

圖3 -500西翼皮帶運(yùn)輸巷老巷半煤巖段支護(hù)示意圖

（2）頂板老巷段支護(hù)參數(shù)。老巷中線和兩側(cè)距中線1.2m處沿走向鋪設(shè)3趟風(fēng)水管，風(fēng)水管用螺絲連接成一個(gè)整體，端頭處使用標(biāo)準(zhǔn)插接繩頭與半煤巖段吊梁固定成一個(gè)整體。在走向風(fēng)水管上方按半煤巖段木垛施工方法和參數(shù)打“#”型木垛接頂。木垛間距2m，底層、頂層在原半圓木內(nèi)側(cè)沿走向分別放置2塊3～4m長(zhǎng)半圓木搭接在相鄰木垛上，半圓木間距不小于1m。

3.2.2 -500西副巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

該老巷為穿層巖巷，自底板進(jìn)入頂板，影響回采的老巷長(zhǎng)度共86m，其中底板段16m、半煤巖段50m、頂板段20m，位于回采進(jìn)尺點(diǎn)265～345m之間，與工作面走向呈17°夾角布置。原采用套棚方式支護(hù)。

（1）底板老巷支護(hù)參數(shù)。對(duì)底板老巷部分（與煤層底板揭發(fā)距離小于3m）施工木垛墊底支護(hù)，防止底板塌落。第一層半圓木沿老巷傾向布置，間距0.5m，兩端距巷幫不大于0.2m；第二排半圓木沿老巷走向布置，間距0.5m，距幫不大于0.2m，兩幫距離不足時(shí)，間距可適當(dāng)調(diào)整；第三排按第一排的方式布置，第四排按第二排的方式布置，依次類(lèi)推，保證半圓木成排成線，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

（2）半煤巖段支護(hù)參數(shù)。里側(cè)緊鄰底板老巷部分，采用半圓木施工木垛，木垛與煤層底板11°傾角保持一致。外側(cè)緊鄰頂板老巷部分，施工錨索吊梁配合木垛加強(qiáng)支護(hù)，采用11#工字鋼，長(zhǎng)3m，距兩端0.25m處各施工1個(gè)直徑22mm眼孔，錨索為Ф18.9×6250mm鋼絞線。工字鋼與煤層頂板角度保持一致，工字鋼首尾相接，3m為一個(gè)循環(huán)，上方采用半圓木打“#”型木垛接實(shí)頂板。-500西副巷老巷支護(hù)如圖4所示。

圖4 -500西副巷老巷支護(hù)示意圖

3.2.3 西一九煤配風(fēng)巷Ⅰ老巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

該老巷為穿層巖巷，自底板進(jìn)入工作面，總長(zhǎng)63m，影響回采的老巷長(zhǎng)度共15.4m，位于回采進(jìn)尺點(diǎn)328～343.4m之間，與工作面走向呈36°夾角布置，目前該老巷已冒落，內(nèi)部情況不明。

當(dāng)工作面回采至距老巷影響范圍3m時(shí)，需要探明底板老巷情況。具體方法：在58～63#架范圍施工探眼，每架1個(gè)鉆孔，垂直于煤壁與水平方向呈45～60°角，鉆孔深度不低于8m，鉆至老巷造成深度不足8m時(shí)，可不再繼續(xù)施工。探查老巷若已底鼓冒實(shí)，回采時(shí)做好用長(zhǎng)鋼梁、木道板墊底防支架下陷措施；探查老巷若老巷內(nèi)部較空，當(dāng)工作面回采至老巷影響范圍1m，采用風(fēng)牛頭和麻花鉆桿向底板打眼放炮，將底板老巷填實(shí)。炮眼布置：在56～63#架范圍施工炮眼，雙排眼，呈三花狀布置，炮眼間距1m，共計(jì)24個(gè)炮眼。第一排眼距底板0.5m，與水平方向夾角20°，眼深4m；第二排眼距緊貼底板，與水平方向夾角30°，眼深5m。炮眼布置如圖5所示。

圖5 炮眼布置圖

3.3 老巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)應(yīng)用

根據(jù)上述補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)和安全技術(shù)措施，對(duì)9200工作面回采過(guò)程中揭露的12條老巷按揭露順序進(jìn)行加固、處理，施工吊梁、接頂、施工木垛等作業(yè)在距工作面100m范圍之外提前施工完畢。工作面回采期間，各條老巷頂?shù)装寰€(wěn)定可靠，杜絕了支架蹬空、冒頂、設(shè)備陷沉等現(xiàn)象。9200工作面12條老巷支護(hù)情況見(jiàn)表1。

表1 9200工作面老巷支護(hù)狀況

4 結(jié)論

（1）煤柱工作面回采過(guò)程中揭露老巷數(shù)量、類(lèi)型眾多，需根據(jù)每條老巷與工作面層位關(guān)系選擇相應(yīng)支護(hù)方案。原則上同煤層老巷選擇扶棚、鋪網(wǎng)方式支護(hù)，頂板老巷采取吊梁配合木垛方式支護(hù)，底板老巷采取木垛墊底。

（2）工程實(shí)踐結(jié)果表明，各條老巷設(shè)計(jì)的支護(hù)方式能夠有效滿足安全生產(chǎn)需求，較好控制了老巷影響區(qū)域頂?shù)装宓姆€(wěn)定，確保了安全生產(chǎn)。