綜放工作面過空巷技術(shù)研究

陳增光

(山西煤炭運銷集團(tuán)壽陽亨元煤業(yè)有限公司，山西 晉中 045400)

引 言

隨著我國綜采機械化水平顯著提高，大走向、大采長綜面過煤層巷道問題也成為了人們關(guān)注的焦點。盡管部分礦區(qū)綜采工作面過空巷施工已經(jīng)總結(jié)了經(jīng)驗和教訓(xùn)，但是在采礦的過程中依然存在冒頂?shù)葐栴}，人員必須遷移綜放工作面，以維護(hù)工作面的安全性。

1 空巷概況

某礦某工作面主采8#煤層，煤層厚度為3.5 m～4.2 m，其平均厚3.8 m，以西南方為主要傾向，煤層平均傾角5°，結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較低，同時中部存在大量泥巖夾矸，且其厚度相對一致，煤層直接頂分布有石灰?guī)r，平均厚度3.78 m，直接底主要分布中粒砂巖，平均厚度為2.12 m。工作面地表最大覆蓋厚度為178 m，最大覆蓋厚度為224 m，四周無建筑或公路分布，工作面分布有采空區(qū)，南部分布有運輸大巷，西部設(shè)有掘進(jìn)工作面，且工作面均結(jié)合實際情況預(yù)留煤柱，其不會影響工作面所在煤層。在設(shè)計工作面時，工作人員對陷落柱的影響予以充分考量，在外切眼位置需提高回采率。為確?；夭傻陌踩^空巷，工作面補切眼長30 m，高4 m，寬6 m。

2 工作面過空巷基本頂破斷特征和工作面周期來壓

2.1 基本頂斷裂特征

綜放工作面推進(jìn)的過程中，工作面與空巷之間煤柱的寬度均呈縮小趨勢，受到超前支承壓工作面周期來壓的影響，煤柱受損、破損和變形問題發(fā)生的機率較高，因此基本頂斷裂也更為常見，頂板壓力隨之增加，頂板礦壓現(xiàn)象十分明顯，工程施工中需要面對較大的風(fēng)險。所以為了順利過空巷，應(yīng)規(guī)避綜放工作面上覆蓋基本頂?shù)闹芷?，增大空巷的支護(hù)強度。

綜放工作面基本頂周期來壓布距27 m，若工作面空巷為60 m，基本頂就會面臨2次周期來壓，對此，工作人員應(yīng)在工作面距離空巷8 m時，以當(dāng)前實際為基礎(chǔ)積極推進(jìn)工作面，從而有效規(guī)避基本頂周期來壓對工作面空巷產(chǎn)生的負(fù)面影響，保證工作面順利穿過空巷。

2.2 監(jiān)測支架下沉量

12月17日綜采工作面與外切眼煤柱相距14 m，18日，綜采工作面與外切眼煤柱相距7m，19日綜放工作面與外切眼煤柱相距4.5 m。在綜放工作面上需合理設(shè)置測點，測點之間的距離為3臺液壓支架，共設(shè)7個支架，并詳細(xì)記錄液壓支架立柱紅色邊沿至支架頂部的距離，共測了4個班組的數(shù)據(jù)。

與12月16日相比，12月17日的液壓支架立柱下沉情況無明顯變化，觀測范圍內(nèi)下沉量為-5 cm～22 cm，液壓支架運行處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。與12月17日相比，12月18日液壓支架立柱的下沉量變化明顯，下沉量為4 cm～63 cm，12月19日觀測范圍內(nèi)液壓支柱下沉量為負(fù)數(shù)，這也證明液壓支架立柱出現(xiàn)了回縮情況，而綜放工作面基本頂出現(xiàn)周期來壓，綜放工作面逐漸趨近于空巷，外切眼煤柱的間距為4 m，基本頂出現(xiàn)了周期性斷裂現(xiàn)象。為防止出現(xiàn)支架壓死問題，需嚴(yán)格控制支架下沉量。

2.3 觀測外切眼巷道變形情況

于外切眼、補巷和正巷上設(shè)有9個測點，補巷位置設(shè)有1個測點，正巷位置設(shè)有2個測點，6個測點設(shè)置于外切眼，觀測人員應(yīng)認(rèn)真觀測巷道頂?shù)装宓臏y點高度，以m為單位。12月18日，工作面進(jìn)度加快，正巷測點與工作面距離較小，無需測量，空巷前工作面沒有其他構(gòu)造。12月19日工作面進(jìn)度又一次發(fā)生變化，補巷上的測點距工作面較近，要求工作人員不得測量二者的距離，且空巷前無其他構(gòu)造。隨著工作面進(jìn)度的推進(jìn)，外切眼巷道的高度也在持續(xù)下降。巷道頂?shù)装逑鲁?00 mm，部分單體液壓支柱鉆底150 mm。受到多種因素的影響，部分單體液壓支柱發(fā)生壓彎變形，外切眼回采幫煤壁裂隙發(fā)育明顯。對此，應(yīng)高度重視外切眼內(nèi)頂板維護(hù)和回采幫煤壁支護(hù)工作[1]。

3 綜放工作面過空巷技術(shù)措施

綜放工作面過空巷技術(shù)是確保綜放工作面穩(wěn)定運行的重要前提。施工人員需結(jié)合工作面當(dāng)前的實際情況，采取針對性技術(shù)措施，不斷完善工作面的運行狀態(tài)。本文從加大支護(hù)力度、調(diào)整工作面以及嚴(yán)格控制工作面頂、底板三個方面對綜放工作面過空巷的技術(shù)措施予以分析[2]。

3.1 加大支護(hù)力度

工作面正巷支護(hù)工作中，主要應(yīng)用錨索、工字鋼梁與單體液壓支柱支護(hù)技術(shù)。施工中，工作人員對綜放工作面進(jìn)行補切眼、補打錨索處理，錨索與錨索之間的距離要滿足工程施工的基本要求。另外，設(shè)置單體，加套工字鋼梁，棚梁要與綜放工作面保持垂直。在棚梁的下方設(shè)置單體，單體需經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)工序處理，且單體采用軟連接方式，在綜放工作面補切眼內(nèi)與無炭柱煤幫相距200 mm處設(shè)置10 m長的錨索，錨索與錨索之間的距離為1 800 mm，錨索與水平方向成75°。綜放工作面補巷處與綜放工作面相距20 m的位置，需設(shè)置單體并加套工字鋼梁維護(hù)，且采用礦用11#工字鋼棚梁，梁的長度為4 m。

3.2 調(diào)整工作面

在采煤工作面過空巷的過程中，工作人員應(yīng)結(jié)合實際調(diào)斜刮板運輸機，縮小過空行揭露范圍，同時調(diào)斜角度越大，空巷街路面的面積就越小，為保證工作面安全出口兩端的使用性能，防止出現(xiàn)運輸機竄頭或竄尾等問題，當(dāng)工作面距離空巷30 m時，工作人員需調(diào)斜運輸機，先擺機尾，將機尾向機頭部位推進(jìn)，輸送機擺動角的最小值為4°。最大擺動角度為6°[3]，如擺動角度超出該范圍，則容易出現(xiàn)竄頭或竄尾等現(xiàn)象。

綜放工作面長186 m，刮板輸送機長為190 m，機頭和機尾超出工作面的長度均為2 m。若機尾超前機頭10 m，則根據(jù)勾股定理不難算出，工作面輸送機調(diào)斜后的長度，該數(shù)值未超過190 m，調(diào)斜后角度也可滿足刮板運輸機的運行需要，所以機尾超前機頭10m符合工程要求。當(dāng)工作面與過空巷相距20 m時，應(yīng)調(diào)斜輸送擺機頭，也就是將機頭朝前，機尾向前推，有效控制揭露面積，待順利通過空巷，方可根據(jù)當(dāng)前實際加以調(diào)整，繼續(xù)采用刮板輸送機以往的作業(yè)方式[4]。

3.3 嚴(yán)格控制工作面頂、底板

空巷底板的位置比綜放工作面底板的位置高，其最小高差為0.5 m，最大高差為2 m。所以，如工作面與空巷相距20 m，則工作面要及時做好爬升留底工作。在通過空巷的過程中，確保工作面與空巷底板高度相同，避免揭露空巷時工作面底板與空巷底板出現(xiàn)負(fù)臺階問題，阻礙工作面生產(chǎn)的有效開展。

過空巷時，工作人員必須全面檢查液壓支架，做好與頂部的銜接處理，初撐力充分滿足規(guī)定的要求。過空巷時，工作面要迅速推進(jìn)，不得停滯。空巷處的液壓支架工作阻力不得超過34 MPa，為加快工作面的推進(jìn)，工作人員可采取有效措施控制空巷停留時間，防止空頂面積過大，時間過長，進(jìn)而出現(xiàn)漏頂?shù)膯栴}，影響工作面的安全性與穩(wěn)定性。

4 支護(hù)效果及調(diào)整策略

綜采工作面空巷余留2 m～3 m時，頂板初期來壓現(xiàn)象尤為明顯，后期也會出現(xiàn)頂板和底鼓問題，工作面單體鉆底深度超過500 mm。工程施工中滾幫和鉆底問題十分嚴(yán)重，因此在過空巷時，應(yīng)于空巷頂板穩(wěn)定巖層位置科學(xué)設(shè)置錨索，錨索需對齊，且適度調(diào)整單體液壓支柱的密度。再者，工作人員還要于過空巷的前期階段加大頂板壓力監(jiān)測力度，全面分析，準(zhǔn)確預(yù)測頂板周期來壓，并以此為基礎(chǔ)制定生產(chǎn)計劃，進(jìn)而最大限度地避開頂板周期來壓[5]。

5 結(jié)語

結(jié)合礦區(qū)某綜放工作面過空巷工程概況觀測了綜放工作面的礦壓，提出了工作面過空巷過程中的主要控制措施，并得出如下結(jié)論。

工作人員嚴(yán)格對工作面基本頂進(jìn)行了觀測，并以此為基礎(chǔ)明確了基本頂?shù)闹芷趤韷翰骄?，工作面距離空巷60 m時，要加快推進(jìn)工作面，從而規(guī)避基本頂周期來壓對工作面空巷的負(fù)面影響。在觀測液

壓支柱下沉量的過程中，如工作人員發(fā)現(xiàn)液壓支架立柱大范圍回縮，則需全面觀察和動態(tài)監(jiān)測支柱下沉，防止出現(xiàn)支架壓死的問題。

觀測外切眼巷道變形的過程中，如工作人員發(fā)現(xiàn)外切眼巷道的高度有所減小，同時采幫煤壁裂隙發(fā)育明顯，對此，工作人員應(yīng)做好外切眼內(nèi)頂板維護(hù)及回采幫煤壁的支護(hù)工作，加強工作面的穩(wěn)定性和安全性。在現(xiàn)場礦壓觀測中，當(dāng)工作面過空巷時，工作人員采取了加強支護(hù)、工作面調(diào)斜以及工作面頂板控制等多種科學(xué)有效的處理方式，改善優(yōu)化了外切眼支護(hù)模式，在工程施工中取得了較為理想的成效。