綜放工作面過小窯井筒研究與實踐

冀星忠

（山西焦煤汾西礦業(yè)集團柳灣煤礦，山西 孝義 032303）

山西省的一些老舊礦井存在廢棄小窯井筒及空巷破壞的問題，其內部充填物及積水往往對工作面安全回采作業(yè)造成很大的威脅。探尋一種安全可靠的方法通過廢棄小窯空巷、井筒，可保證回采作業(yè)安全并減少資源浪費，為以后遇類似情況提供經驗參考。

1 工程背景

61115 綜放工作面位于柳灣煤礦六盤區(qū)，其東西相鄰的工作面已回采完畢，屬孤島工作面。該工作面可采長度為1485 m，工作面長201 m，開采11#近水平煤層，平均煤厚5.43 m，采高2.6 m，放煤高度2.83 m。

位于工作面中部位置的廢棄小窯井筒與上覆9#煤層空巷相通，距離材料巷45 m，直徑5.0 m，斷面積19.625 m2。根據(jù)資料顯示，該井筒已于2008年7 月份采用黃土實填，井筒口高于地面3 m，無積水及下沉現(xiàn)象。61115 綜放工作面井筒位置示意圖如圖1 所示。

綜合考慮回采作業(yè)安全、工作面接替等因素，需提前探明小窯井筒內部充填物凝結及積水情況，以便制定合理的回采方案。

圖1 61115 綜放工作面井筒位置示意圖

2 井筒勘探、驗證及加固措施

2.1 施工探巷

依據(jù)地質資料在材巷側施工探巷，與9#煤小窯空巷貫通后，沿9#煤小窯空巷探明井筒與小窯空巷位置關系、落底位置、充填物凝結情況。

經探明9#煤小窯空巷原支護采用木棚支護，棚距1 m，井筒壁使用紅磚壘砌，筒壁厚約500 mm，通過觀察孔觀測井筒內部充填物凝結情況良好。

2.2 井筒及9#煤空巷加固

（1）在9#煤空巷距離底板0.5 m 高的位置貫穿井筒鋪設規(guī)格為Φ33 mm 的鉆桿，構成篦子狀，形成人工假頂，如圖2 所示。

（2）井筒加固工作結束后，采用打木垛的方式對9#煤空巷進行加固。木垛采用Ф22 cm×1.8 m 的半圓木棚板架設，木垛凈間距為1 m。11#煤至9#煤穿層探巷高于工作面采高層位部分同樣采用打木垛的方式進行加固，低于工作面采高層位部分采用打錨桿、錨索的方式進行加固。錨桿間排距為0.9×1 m，錨索排距為2 m。以上加固作業(yè)，將木垛使用錨索懸吊，防止底板垮塌導致木垛掉入工作面。

圖2 井筒施工假頂剖面圖

2.3 井筒情況再次驗證

在工作面推進至距離井筒筒壁30 m、20 m、15 m、10 m 時分別對井筒影響區(qū)域進行鉆探驗證，觀察孔內有無水、充填物、有毒有害氣體涌出。工作面繼續(xù)推進至井筒筒壁5 m 時再次進行鉆探驗證，隨后使用DN50 管擴孔連續(xù)觀測。鉆探驗證結果顯示井筒內充填物凝結情況良好且沒有水和有害氣體涌出。

3 通過井筒施工

3.1 過井筒時的有關參數(shù)規(guī)定

（1）工作面推進至井筒筒壁30 m 時劃定警戒線，每班實時掌握工作面距井筒的距離，井筒周圍10 m 范圍內不進行放頂煤。

（2）工作面通過井筒前提前斜擺工作面，材巷側超前運巷5 m 以上，待工作面揭露井筒后斜擺井筒臨近側快速通過。

3.2 施工步驟

割煤—頂板鋪鋼絲繩、聯(lián)網維護—底板充填料石、鋪木棚板維護—拉架—拉后溜—返空刀掃煤—推前溜—清理煤渣。

3.3 頂、底板控制

（1）工作面推進至距井筒筒壁5 m 時，開始在受井筒影響的10 m 范圍內鋪設人工假頂。具體施工方法為：沿工作面方向貼頂板鋪設雙層金屬網，在金屬網下方鋪設鋼絲繩，鋼絲繩間距0.6 m，鋼絲繩兩端采用頂錨桿固定。若無法施工錨桿時，在鋼絲繩兩頭拴兩根1.2 m 道木，使用支架接頂壓實，起到固定效果。井筒周圍頂板維護示意圖如圖3 所示。

圖3 井筒周圍頂板維護示意圖

（2）工作面揭露井筒后，每次拉架前查看底板情況。每循環(huán)在支架底座與前溜槽之間充填料石、棚板后再推前溜。充填時應先將底板處黃泥挖出一部分（300～400 mm），后墊入料石，料石上方鋪設1.4/3.6 m 木棚板。每次拉架后查看支架有無下沉，當出現(xiàn)支架下沉時，在前溜子銷排處支設三根直徑為24 cm×2 m的圓木頂住支架前梁，起到支撐作用。隨后收起支架底座后再往底座下方充填料石、棚板，最后升架將充填物壓實。

3.4 安全措施

（1）施工上分層人工假頂時，鉆桿應均勻鋪設，兩端搭接在井筒壁的距離不小于500 mm，并將鉆桿兩端連鎖，提高整體強度。施工下分層人工假頂時，應確保固定錨桿的預緊力達到要求，鋼絲繩回繞長度不小于2 m，固定鋼絲繩的繩卡不小于3 個；若使用道木固定鋼絲繩時，鋼絲繩應拴在道木中心，確保受力均勻，連繩要求與上述一致。

（2）過井筒時，工作面配備18.5 kW 和37 kW潛水泵各一臺，應對可能的井筒涌水情況。同時加強通風系統(tǒng)管理、頂板監(jiān)測等工作，實時收集數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常時應立即停止作業(yè)，根據(jù)既定的避災路線撤退，并核實作業(yè)人員人數(shù)。

（3）工作面推進至井筒警戒范圍后，采煤機司機要放慢割煤速度，拉架工滯后采煤機3～5 m 及時移架。拉架時要少降、慢降、快移，必要時二次移架，同時打出支架前探梁及側護板，保證支護質量?，F(xiàn)場作業(yè)人員佩戴CO、CO2、CH4、O2等氣體檢測儀器，密切觀察工作面的情況，如工作面出現(xiàn)頂、底板滲水、片幫嚴重、泥石流、有毒有害氣體超限等異常情況時立即停止生產，待疏放措施達到要求后方可繼續(xù)生產。

（4）煤機割至井筒筒壁時，應先割開一個小口，長寬均不大于1 m，隨后停機觀察30 mim 左右，確認無充填物垮塌、水、有毒有害氣體異常涌出時再繼續(xù)作業(yè)。煤機通過井筒時煤機司機要放慢割煤速度，必要時可將截深調整為300 mm。

（5）在井筒內拉架作業(yè)時，人員要站在本架底座上并與鄰架保持一定距離，防止支架傾斜、下沉傷人。拉架時要慢速移架，密切觀察頂板情況，防止掛住人工假頂導致漏頂。當拉架過程中支架出現(xiàn)下沉趨勢時要停止移架，在底座下方充填煤矸后再繼續(xù)拉架。升架時作業(yè)人員密切觀察頂?shù)装迩闆r，同時要緩慢送液至支架接頂即可，不得過度升架，防止支架下沉。

（6）當支架出現(xiàn)傾斜、下沉時，使用單體支柱配合支架側護板選擇在支架間隙較大處開始扶架。單體支柱一頭頂在待調整支架相鄰的底座上，另一頭頂在待調整支架的側護板上，降待調整支架立柱，給單體支柱送液，將支架調正，并將煤矸充填至支架底座下方。作業(yè)時，單體支柱柱頭使用8#雙股鐵絲綁在支架上，支柱柱根墊好木托板，防止單體支柱打滑。單體支柱送液必須采用遠控操作，將注液槍固定在單體支柱三用閥上，注液槍扳手用鉛絲綁住，液管另一端接到支架備用閥組上，操作支架備用閥組把手為單體支柱送液。送液時要緩慢按下把手緩緩送液，防止單體支柱彈出。操作支架人員在與待調整支架相隔3 架支架處進行操作，現(xiàn)場人員必須聽從現(xiàn)場負責人的統(tǒng)一指揮，禁止非作業(yè)人員在此處逗留。

（7）工作面支架頂板進入井筒范圍時，提前將后溜子拉回，并注意觀察后溜子處頂板垮塌情況，防止出現(xiàn)壓溜情況。

（8）過井筒期間應加強工作面礦壓觀測，分析頂板來壓情況，以便進一步作出工藝調整。

3.5 井筒通過后工作面及地表情況

（1）工作面通過井筒期間，104～106#支架尾梁處有少部分黃泥流出，井筒影響范圍頂板壓力無明顯變化。

（2）從地表現(xiàn)場看井筒位于平臺上，井筒口高于地面3～4 m。經過對比工作面通過井筒前后的填充情況發(fā)現(xiàn)，沿著井筒筒壁充填物有裂縫，裂縫寬50～60 mm，占井筒周長的1/3 左右，充填物無明顯下沉。

4 結語

綜放工作面通過小窯井筒通常采用繞采的方法，易造成資源浪費及銜接緊張，本次通過對小窯井筒的研究實踐，驗證了工作面采用鋪設人工假頂、充填法直接通過小窯井筒的可行性，為以后工作面遇類似情況提供了技術參考。主要結論如下：

（1）工作面在遇類似情況時，應先探明地質情況并進行評估，綜合評估直接通過的可行性。就本次而言，在探明井筒情況后直接通過，相比開二切眼節(jié)省人工費115.6 萬元，增加回采煤量2.4 萬余噸，合計產生效益575.6 萬元。

（2）通過井筒前應進行多次驗證，防止地表水補給造成充填物涌出、透水事故。

（3）工作面通過井筒時頂、底板的控制是關鍵，尤其是井筒落底至工作面底板時必須根據(jù)實際情況進行充填。

（4）在通過井筒時應快速通過，采用淺截深、多循環(huán)的方式可靠、安全通過。