工作面高抽巷支護工藝的改良研究

張海軍

(陽泉煤業(yè)(集團)平定裕泰煤業(yè)有限公司，山西 陽泉 045200)

引言

高抽巷支護技術進行了改良，該支護工藝改良能夠很好的滿足工程要求，在實踐中也取得了良好的支護效果。

1 巷道分布情況概述

工作面高抽巷從工作面低位抽放巷停掘位置向正東方向開口，由低位抽放巷層級水平操作10米，之后以北偏東26°方位角37°32′44″上依據(jù)2-2斷面操作77.75米，進而與工作面高抽巷斷面一致。因為工作面低位抽放巷掘進過程中受到工作面采空區(qū)采動作用的影響，施工中出現(xiàn)大面積底鼓、片幫及局部冒落現(xiàn)象。高抽巷施工需揭穿各類不穩(wěn)定巖層，為了確保施工的順利實施，需要安排巷道進行改善設計。

表1 工作面高抽巷斷面尺寸

2 高抽巷破壞機理

根據(jù)目前國內學者對巷道巖體底鼓的破壞變形機理與方式，普遍情況下應分為3類：按壓流動性底鼓、繞曲褶皺性底鼓及裁剪錯動性底鼓。頂?shù)讓酉鄬σ平靠梢宰鳛楦叱橄镒冃螕p壞的重要指數(shù)，其顯著的、核心的損壞特點是底鼓，較為嚴重的底鼓會影響高抽巷的抽放效能。一般狀況下，井下巷道的頂板和兩幫都會有不同強度的支護，但底板普遍不進行相關支護，所以相比較而言底板更易遭到損壞，再加上高抽巷受下部工作層的運動影響作用，巷道兩幫和底板受到的破壞應力顯著增加。促使高抽巷下層離隔的底板巖體出現(xiàn)水平方向的位移，不僅使已發(fā)生破損底板出現(xiàn)很大的變形，更使高抽巷底層較為整齊的巖層發(fā)生離層曲褶而造成底鼓。根據(jù)不同底鼓的操作原理，巷道兩幫和底板受到的破壞應力顯著增加，如圖1。

圖1 高抽巷底鼓示意

3 煤層瓦斯運移規(guī)律及高抽巷布置原則

高抽巷應符合多型性能需求，先把回風順槽與工作面沒有開采前的瓦斯作預抽處理，然后把集聚在采空層的瓦斯進行相應的抽采。該巷道巖層除了遭受本身掘進作用外，也會受鄰近回風順槽掘進及本工作面回采超前支承壓力的影響。因為巷道的服務期限較長，也在一定程度上增大了巷道修護難度。倘若高抽巷區(qū)域選取適當，就可以獲得很好的瓦斯抽采功效；相反，倘若高抽巷區(qū)域選取不適當，會直接影響到瓦斯抽采功效。煤層中解析瓦斯的運移規(guī)律主要受如下三方面內容的影響：

①在采動影響作用影響下，煤層中瓦斯的初始狀態(tài)出現(xiàn)較大改變，由原先的吸附狀態(tài)演變?yōu)樽杂蔂顟B(tài)，然后傳送至煤體裂痕當中。工作面回采以后，由采空區(qū)域移向受力釋放區(qū)域，減壓難度指數(shù)增加，瓦斯向采空區(qū)轉移。②由于進風口的風壓顯著強于回風巷風壓，集聚在采空位置的瓦斯則會隨風漂至回風巷側。③由于瓦斯密度顯著小于空氣密度，瓦斯維持朝上的狀態(tài)運行，距回風口位置越近在上空的瓦斯體積指數(shù)就越大。所以，煤層傾向區(qū)域瓦斯體積分數(shù)會不斷增高，最后經過工作面隅角的裂痕擴增到O型圈中。對于瓦斯礦井而言，瓦斯聚合度最高的位置其就是工作面上隅角位置。

現(xiàn)場實際巖層裂縫O型圈位區(qū)域如下圖2中所示。按照O型圈運作機理，裂縫層內O型圈可把煤層和采空區(qū)釋放出的瓦斯儲備。所以，挑選在裂縫帶O形圈周圍安排高抽巷，可以獲得很好的抽采功效。由于回風順槽瓦斯體積分數(shù)高于進風順槽，挑選高抽巷偏向回風凹槽裂痕帶O型圈旁邊(沒有壓實位置A頂部)，不但可以抽采高體積數(shù)值瓦斯，而且可以更好地處理上隅角瓦斯超限情況。

圖2 采場O型圈位置

高抽巷安排設置區(qū)域是由煤體垂距H和回風順槽的水平距離S2參值所決定的。所以，高抽巷在安排操作時應依據(jù)的準則是：①最好挑選在減壓瓦斯的集散處——回風順槽旁O型圈里；②高抽巷需安排在采購裂痕層最強高度里；③選取科學的支護技術，保證高抽巷巖層的穩(wěn)定度，使高抽巷不隨著工作面的回采而廢棄。

4 以往高抽巷支護存在問題

在高抽巷施工完成以后隨著時間的不斷推進，抽取功效變得越來越差，抽采濃度越來越小。經過探究發(fā)現(xiàn)受高抽巷周圍巖層的煤和泥巖的影響，當巷道受到采動影響作用損壞而出現(xiàn)受力不穩(wěn)后，由于巷道兩幫圍巖受力強度較低，片幫、破碎甚至堵塞工作面巷道，嚴重影響瓦斯抽放效果，甚至威脅回采工作面的安全生產。

5 施工方式改良

(1)工作面高抽巷選擇爆破掘進作業(yè)，矸石會在放炮以后會下溜到坡底面，扒渣機實施卸載操作以后，再經過煤溜、皮帶聯(lián)結融合運送到盤區(qū)膠帶機巷中。施工操作技藝選?。旱谝环排诘角脦蛦栱敚瑢嵤┲ёo以后安排錨桿(錨索)支護，撤臨時支護到打炮眼之后進行打注幫錨桿，然后再安排相應檢測工作，從而再安排裝藥、撤人設警戒，最后實施放炮的任務。(2)為確保巷道安全問題，需在開口處所在的巷道內補打加強錨索。初始操作前，安排檢測標示巷道中線任務，測出巷道輪廓以后，再實施開口施工操作。實現(xiàn)支護工作后，才可安排開口操作任務。開口期間，一般距開口往外0.3m處設置一項錨索任務，使開口周圍巷道5米之內增強錨索和巷道一般支護錨索間距離不大于0.8米。完成高抽巷開口處增強支護的效能。(3)高抽巷施工操作模式：工作面高抽巷采用一次性全斷面爆破。放炮工作完成后，不僅應該實施安全檢測、及時支護，在依據(jù)臨時支護的基礎上，根據(jù)中、腰線圈出巷道輪廓樣式，檢測巷道規(guī)格是否滿足設計標準，如果出現(xiàn)短挖，馬上予以解決，然后安排錨桿、錨索實施長期支護，在巷道頂層長期支護可靠的狀況下，將爆破圖表作為炮眼施工的依據(jù)。(4)臨時支護：高抽巷放炮以后，1-1斷面和2-2斷面均需要支設2排單體柱。1-1斷面每排3根，設置2排，合理安排，每排柱之間距離為1.1m，距離巷幫各1m；2-2斷層每排在巷道中間設置一根，距離兩幫各1.1m，且單體液壓支柱的布置要有5-6°的迎山角。

結束語

總之，隨著開采的逐漸深入，煤礦行業(yè)工作面面臨著瓦斯問題，影響了礦井安全生產。布置高抽巷是一種有效進行瓦斯抽放的方式，高抽巷抽放量大，實踐效果好。隨著回采強度的不斷加大，裂隙形成也就越好，為瓦斯防治工作帶來積極作用。同時對高抽巷布置、支護及施工工藝有了更高的要求，為了確保高抽巷巷道圍巖穩(wěn)定，實現(xiàn)更好的瓦斯抽放效果，對高抽巷支護進行了相應的改良。