綜采工作面過空巷支護技術(shù)應用分析

費晉華

（山西焦煤山煤國際長春興煤業(yè)有限公司，山西 大同 037101）

1 概述

山西焦煤山煤國際長春興煤業(yè)有限公司22601 綜采工作面位于南盤區(qū)西南部，工作面東部和南部為礦井礦界及中煤金海洋五家溝煤礦，西部為礦井西部礦界及韓家洼煤礦，北部為22602備采工作面。工作面布置于石炭系太原組中下部22#煤層中，22#煤層結(jié)構(gòu)復雜，厚度較穩(wěn)定，工作面煤層平均厚度12m，含3～4 層夾矸。煤層大致走向東西，傾向北。傾角較小，平均-2°。呈一單斜構(gòu)造。煤層頂?shù)装鍘r性如表1所示。

表1 22#煤層頂?shù)装鍘r性匯總表

22601 工作面傾向長230m，原設計走向長1414m,采用走向長壁后退式綜合機械化放頂煤開采。為最大限度回收煤炭資源，對22601工作面東翼三角煤炭資源進行回收，相比原設計停采線走向長度延伸447m。

為回收22601東翼三角煤，需要通過南盤區(qū)三條大巷（空巷），22601綜采工作面與三條大巷呈44°夾角，如圖1所示。為了防止工作面過空巷期間出現(xiàn)頂板破碎、垮落以及片幫現(xiàn)象，通過技術(shù)研究，對過空巷期間必須采取合理有效支護技術(shù)。

圖1 601工作面與三條空巷平面布置示意圖

2 過空巷支護設計

2.1 南回風大巷二段支護方案

從601 回風交叉口至602 回風繞道交叉口，共計345m，此段內(nèi)補強錨索支護，由原來的“2-0-2”支護變更為“2-3-2”錨索支護，采用錨索+槽鋼的方式支護，槽鋼為4.5m 長的16#槽鋼。在斜長75m 范圍內(nèi)打設木垛加強對頂板的支護，木垛距巷道東幫0.8m，木垛間距10m，在巷道另一幫打設一排木點柱，木點柱距幫0.5m，柱距1.5m，用木楔背實頂板。共需打設550根錨索（?17.8mm×6300mm）、25個木垛，55根木點柱。

為保證回采過后22602回風繞道通風正常，需要在此三角區(qū)加強頂板支護。加強支護方式為：補強錨索支護與南回風大巷二段一致，在巷道打設木垛的方式，打設兩排木垛，木垛分別距幫0.2m，木垛間距1m。如巷道變形厲害，補充在兩幫砌墻的支護方式。以保證回采后22602回風繞道受采動影響后，巷道不會變形嚴重，滿足通風需求,如圖2所示。

圖2 601工作面過南回風二段支護示意圖

2.2 南皮帶大巷二段支護方案

22601 工作面與南皮帶大巷二段為水平貫通。在南皮帶大巷與22601 工作面交錯的313m 內(nèi)補強錨索支護，由原來的“2-0-2”支護變更為“2-3-2”錨索支護，采用錨索+槽鋼的方式支護，槽鋼為4m 長的16#槽鋼。在巷道中部打設一排木垛，木垛間距10m，在巷道兩幫分別打設一排木點柱，點柱距幫0.5m，點柱間距1.5m。共需打設480根錨索（錨索長度為4.8m，直徑為17.8mm）、木垛35個，木點柱460根。

2.3 南輔運大巷二段支護方案

22601 工作面與南輔運大巷二段為水平貫通，南輔運大巷二段為拱形巷道。

在南輔運大巷與22601 工作面交錯的315m 內(nèi)補強錨索支護，由原來的“2-0-2”支護變更為“2-3-2”錨索支護，巷道拱形部分吊鋼梁剎頂，加強支護錨索與起吊錨索共用，原巷道支護錨索為8.3m，現(xiàn)補強錨索9.5m，錨索外露1.5m 用于起吊鋼梁剎頂，巷道中部打設一排木垛，木垛間距10m。共需要打設480 根錨索。11#工字鋼（9m）85根、半圓木（長度為2.5m）1000塊、半圓木（長度為2.0m）500塊。

2.4 22601工作面機頭硐室及支護方案

22601 工作面機頭處，為大斷面四巷交叉點，由于該處斷面較大，隨著回采推進，該處壓力將持續(xù)增加，因此需加強支護；在22601 工作面交叉處，在原有支護下，根據(jù)頂板實際情況，在可布設錨索點附近，施工組合錨索，并在交叉區(qū)域巷道超寬處補打單體柱對頂板進行支護。原巷道寬5.4m，超寬區(qū)域每超寬1m，補打一排單體柱，單體柱排距1m，柱距1.2m，配鉸接頂梁使用，以保證該區(qū)域安全。

3 工作面過空巷情況及應用效果

3.1 工作面過空巷情況

7月23日在推進至采位1382.8m時，首先在工作面機尾處與南回風大巷二段空巷揭露，隨著工作面向前推進，空巷的暴露點向機頭方向轉(zhuǎn)移。8月1日夜班在推進至采位1433.8m 時，工作面機尾與南皮帶大巷二段空巷貫通，此時工作面同時揭露2條空巷，南回風大巷二段的揭露點在102-105#支架處。8 月2 日中班在推進至采位1441.8m 時，南回風大巷二段空巷已在工作面頂板上方（約94#-97#支架上方）。8月10日在推進至采位1479m 時，工作面機尾與南輔運大巷二段空巷貫通，此時工作面同時進入三條空巷內(nèi)，南皮帶大巷二段的揭露點在101-104#支架處，南回風大巷二段空巷在工作面頂板上方預計在71#-74#支架左右。

9月3日在推進至采位1607m時，工作面機頭推出南回風大巷二段空巷，此時南皮帶大巷二段和南輔運大巷二短的暴露點分別在25-27#支架和56-58#支架。9月12 日在工作面推進至1655m 時，工作面機頭推出南皮帶大巷二段空巷，此時工作面剩余一條空巷，揭露點在29-32#支架。9月24日在工作面推進至1704m時，工作面機頭推出南輔運大巷二段空巷，此時工作面三條空巷全部推出，工作面過空巷結(jié)束。

3.2 實際應用效果

（1）通過對22601 東翼工作面資源的回收，22601工作面的走向長度較原設計增加了447m,可多回收煤炭資源158.1×104t，增加井巷工程量1950m。

（2）井巷工程成本8000 元/m，共計1560 萬元。過三條空巷的支護成本及人工費用：錨索費用：169825.5元；木料費用：884746 元；工字鋼：106600 元；用工880人，按320 元/工計算，合計為1442771.5 元。按照現(xiàn)原煤單價630 元/t，多回收的煤炭資源銷售總額99603 萬元，實現(xiàn)收益99603 萬元-1560 萬元-144.3 萬元=97898.7萬元。

通過過三條空巷，回采22601 東翼工作面三角煤，可實現(xiàn)利潤97898.7萬元。

4 總結(jié)

（1）工作面在推進過程中，遇頂板周期來壓時，空巷前后的應力比較集中，導致空巷前后支架安全閥頻繁開啟，立柱下降明顯，需提高周期來壓的預測預報及周期來壓時工作面需快速推進，加強工作面支架初撐力的管理。

（2）關于空巷的支護，需要根據(jù)實際情況制定合理的支護方案，既不能過剩也不能太弱。

（3）過空巷期間鐵器及雜物的管理，加強鐵器源頭治理，工作面采煤機從進入空巷到通過空巷一直有鐵器割出，因此必須安排專人撿出鐵器，禁止鐵器拉出轉(zhuǎn)載機。同時加強對各轉(zhuǎn)載點檢查遺漏的廢舊錨桿、托盤、網(wǎng)片等鐵器雜物，發(fā)現(xiàn)雜物及時閉鎖，進行回收。