厚煤層綜采工作面過平行聯(lián)絡(luò)巷工藝研究

韓蕾蕾

（山西煤炭運銷集團(tuán)首陽煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048400）

隨著礦井生產(chǎn)的不斷發(fā)展，井下巷“縱橫交錯”，在開采中，工作面會出現(xiàn)一些貫通工作面的巷道（例如聯(lián)絡(luò)巷和措施巷），而在后期的回采期間，面對這些貫通工作面的巷道，沒有進(jìn)行工作面遷移，而是直接通過這些巷道進(jìn)行開采。為確保巷道施工的安全和高效，必須制訂出一套完整的支護(hù)方案，以便對已廢棄的巷道支護(hù)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。

受臨近原小煤礦采掘影響，在15102工作面順槽掘進(jìn)期間，發(fā)現(xiàn)于工作面中部實質(zhì)上形成一條聯(lián)絡(luò)巷，跨越整個工作面，為做好該聯(lián)絡(luò)巷補強支護(hù)及回采工作準(zhǔn)備，提高采煤的回采效果，降低安全風(fēng)險，需對頂板管控技術(shù)進(jìn)行研究[1]。

1 工作面概況

1.1 工作面基本情況

該礦區(qū)的工作面長度為150m，開采高度為4.3m，累計采用148 液壓支柱保障工作面的安全。其中，ZZ9000/25/52D 型液壓支架82 個，ZZG9500/25/52D 型液壓支架6個，1個ZZT10000/26/42D端頭支架（機(jī)頭），采用相匹配的SGZ764/264型刮板輸送機(jī)，MG400/950-WDK 型雙滾筒采煤機(jī)。在運輸順槽中設(shè)置了DSJ1000/2×110型膠帶運輸機(jī)，在煤幫部兩側(cè)分別鋪設(shè)了供排水管道、供電電纜和信號電纜。

1.2 聯(lián)絡(luò)巷支護(hù)情況及頂?shù)装鍘r性

聯(lián)絡(luò)巷的長度為150m，該巷沿頂板掘進(jìn)，原斷面為3600mm×2500mm（高×寬）的矩形巷道，采用錨桿+錨索梁+鋼筋網(wǎng)支護(hù)方式。采用“五—五”“矩形布置”的方式，螺紋的錨桿直徑20mm×2200mm，間距800mm×800mm。在錨桿梁支護(hù)中，錨桿長度為3000mm，排距為2400mm；纜繩分為?178mm×8300mm 和?21mm×8mm×10300mm，兩種不同的纜繩交叉支撐，一梁三鎖，間隔1100mm。

兩組支護(hù)法采用“錨索+塑料網(wǎng)格+鋼索”組合支撐。錨固結(jié)構(gòu)為“三—三”長方形排列，使用直徑為1850mm的玻璃鋼錨桿，間距為800mm×1000mm。塑料網(wǎng)格尺寸為2000mm×5400mm，鋼制的梯形梁是由直徑為12mm 的圓形鋼板焊接而來，規(guī)格為80mm×1900mm。圖1為錨桿布置構(gòu)造圖。

圖1 聯(lián)絡(luò)巷永久支護(hù)布置（單位：mm）

工作面頂?shù)装鍘r性情況見表1。

表1 工作面頂?shù)装迩闆r

2 過聯(lián)絡(luò)巷技術(shù)方案

針對聯(lián)絡(luò)巷的特點，提出了“單立柱+礦工鋼”的組合支護(hù)方案。在聯(lián)絡(luò)巷和運輸順槽、回順交叉處分別設(shè)置一套“#”型木垛，以增強支護(hù)結(jié)構(gòu)；在工作面兩側(cè)順槽50m 處，采用雙排單、鉸鏈?zhǔn)巾斄哼M(jìn)行支護(hù)[2]。在聯(lián)絡(luò)巷15m的工作面上，從工作面向下推進(jìn)，在距離聯(lián)絡(luò)巷0.6m 的地方，采用正刀法推進(jìn)，斜向穿過聯(lián)絡(luò)巷；在經(jīng)過聯(lián)絡(luò)巷時，聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)的單根支柱逐漸被拆除，礦工鋼被壓在了液壓支架的頂部，所以不需要再進(jìn)行恢復(fù)。聯(lián)絡(luò)巷在運輸順槽附近20m處（在工作面調(diào)斜后，首先穿過聯(lián)絡(luò)巷）附近的幫部，以避免鋼筋梯子梁被卷筒卷入而造成機(jī)械故障，之后根據(jù)聯(lián)絡(luò)巷的壓力和片幫情況，確定是否要拆除其余部分。

3 過聯(lián)絡(luò)巷施工步驟

3.1 對聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行臨時支護(hù)

巷道在拆除了管線、完成底板平整工作后，需要進(jìn)行加固和支護(hù)。該工程應(yīng)用DW-2.8型礦用11號礦用鋼作補強支護(hù)。鋼筋長3400mm，在每個鋼筋混凝土下支撐5個獨立支撐，支撐間隔750mm，排間隔1000mm，單體支柱穿柱靴，并設(shè)有防倒鏈條[3]。聯(lián)絡(luò)巷的施工剖面見圖2，聯(lián)絡(luò)巷的頂視圖見圖3。

圖2 工作面聯(lián)絡(luò)巷支護(hù)斷面（單位：mm）

圖3 工作面聯(lián)絡(luò)巷支護(hù)俯視（單位：mm）

3.2 對兩順槽超前段及三角區(qū)進(jìn)行臨時支護(hù)

在回采到距聯(lián)絡(luò)巷50m 的時候，在聯(lián)絡(luò)巷和運輸順槽、回風(fēng)順槽的交匯處分別設(shè)置一套“#”型木，超前支護(hù)方式為雙排式單層組合式的組合式頂梁，其支護(hù)長度不宜少于50m。

3.3 工作面通過聯(lián)絡(luò)巷步驟

第1 階段：掘進(jìn)到聯(lián)絡(luò)巷15m 時，對工作面進(jìn)行調(diào)斜處理，將聯(lián)絡(luò)巷附近20m以內(nèi)的支護(hù)全部拆除，并視壓力的變化決定是否完全拆除其它位置支護(hù)[4]。

采用分段切割法對采場進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的過程是：從前部切下三角形的煤炭，沿尾部方向切到36#的支架位置，然后回到機(jī)頭，再將三角煤切到60#支架，然后又回到機(jī)頭，再切下三角形的煤炭，然后又回到機(jī)頭，繼續(xù)切三角煤直至割透，這是一個完整周期；每個周期機(jī)頭切割3 次，前進(jìn)2.4m，尾部切割1 次，前進(jìn)0.8m；當(dāng)工作面機(jī)頭與機(jī)尾之間距離為9.6m（6個周期）時，工作面調(diào)斜完成，這時，尾部與工作臺間隔10.2m，機(jī)頭與工作臺間隔0.8m。圖4顯示了工作面的傾斜調(diào)整原理。

圖4 工作面調(diào)斜示意

第2 階段:調(diào)斜工作結(jié)束，工作面機(jī)頭距聯(lián)絡(luò)巷0.8m，開始平行推進(jìn)。

工作面平推采一刀煤后揭露運輸聯(lián)絡(luò)巷，進(jìn)行了聯(lián)絡(luò)巷的施工，采用常規(guī)的循環(huán)法，整個施工過程分成3 個階段，總計17 次切割。①常規(guī)周期切6 次后，1#支撐在實際煤壁0.8m 內(nèi)，89#支架與聯(lián)絡(luò)巷之間的距離為5.4m；②常規(guī)周期切7 次后，89#支架鉆進(jìn)聯(lián)絡(luò)巷；③常規(guī)周期切4 次后，89#煤柱支架在實體煤墻0.2m 處。

工作面過聯(lián)絡(luò)巷示意圖如圖5所示。

圖5 工作面過聯(lián)絡(luò)巷示意

第3 階段：在工作面順利通過聯(lián)絡(luò)巷后，進(jìn)行工作面的調(diào)直。

采煤機(jī)從尾部切下三角煤，沿機(jī)頭方向切到50#支架，回到機(jī)尾，切穿下一圈的三角煤，切到38#支架，再回到機(jī)頭，切穿下一圈的三角形煤，然后吃通刀，如此循環(huán)，直到工作面調(diào)直為止，在工作面調(diào)直后，可以進(jìn)行正常的開采。圖6為工作面經(jīng)過聯(lián)絡(luò)巷后的示意圖。

圖6 工作面通過聯(lián)絡(luò)巷后示意

3.4 過聯(lián)絡(luò)巷單體回撤工序

聯(lián)絡(luò)巷各段臨時支護(hù)采用1 根工字形、5 根單體柱，1#支架在進(jìn)入聯(lián)絡(luò)巷后，代表完成一次正常周期，按開采的順序?qū)⑾噜徲诠ぷ髅娴囊涣袉涡袉卧坊?。在采煤機(jī)上，采用了沿著礦工鋼下部移動支架，不對礦工鋼材進(jìn)行回采的措施，從而實現(xiàn)了加固支護(hù)[5]。

按順序循環(huán)，使工作面逐漸穿過聯(lián)絡(luò)巷，待全部單體全部撤回，所有的礦工鋼都放在了支撐的橫梁之上。

4 安全技術(shù)措施及組織管理

4.1 安全技術(shù)措施

采煤時，采煤者應(yīng)對采場的采高和聯(lián)絡(luò)巷的高度保持一致。堅持正常運轉(zhuǎn)，液壓支架工跟機(jī)，帶壓，擦頂拉架。在推進(jìn)刮板輸送機(jī)時，禁止發(fā)生急轉(zhuǎn)彎。在通過聯(lián)絡(luò)巷的過程中，每個班組在開始作業(yè)之前，都要由跟班隊長對工作面和聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行全面的安全檢查，確保安全，才允許員工在工作場所作業(yè)。各操作人員應(yīng)定期對施工場地周圍的圍巖、支護(hù)進(jìn)行定期巡查，一旦發(fā)現(xiàn)不安全隱患，應(yīng)立即上報上級，排除隱患后，方能進(jìn)行施工。在工作面穿越聯(lián)絡(luò)巷時，應(yīng)在聯(lián)絡(luò)巷的兩端各設(shè)立一道隔離帶，并設(shè)置“禁止進(jìn)入”的警示牌。做好工作面工程機(jī)械維修保養(yǎng)工作，保證其正常運轉(zhuǎn)。在過聯(lián)絡(luò)巷的全過程中，全體工作人員必須聽從班長和跟班隊長的指示，各司其職，做到自保、互保、聯(lián)保，保證施工的安全、平穩(wěn)。在采煤機(jī)進(jìn)入聯(lián)絡(luò)巷時，應(yīng)由班長在現(xiàn)場指導(dǎo)，先把機(jī)頭的滾筒放低，再將滾筒慢慢抬起，直至切出上煤層（避免在聯(lián)絡(luò)巷中有錨繩），采煤機(jī)經(jīng)過該段后，才能進(jìn)行正常的切割。在拆除“#”形堆垛之前，應(yīng)采取“單體+鉸鏈?zhǔn)巾斄骸钡呐R時支護(hù)，從上到下逐個拆除，并將其整齊地堆放在工作面的超前支護(hù)范圍之外。在工作期間，如果出現(xiàn)任何異常情況，應(yīng)立即撤離。當(dāng)液壓支架的前梁壓力突然增加時，為了避免支架被壓死，必須在支架的頂部橫梁下面支起一個單體支撐，以避免前梁“低頭”。按照《煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系基本要求及評分方法(試行)》的有關(guān)規(guī)定，對工作面工程質(zhì)量進(jìn)行了全面的規(guī)范管理[6]。

4.2 組織管理

現(xiàn)場由跟班隊長和班長負(fù)責(zé)現(xiàn)場工作的統(tǒng)籌，跟班隊長是現(xiàn)場的安全責(zé)任人，班長是項目的質(zhì)量負(fù)責(zé)人，驗收員對負(fù)責(zé)每個班次質(zhì)量檢驗。所有交接工作必須在施工現(xiàn)場完成，并明確項目進(jìn)度和存在的問題。班長要對所有的工作進(jìn)行科學(xué)的分配，明確每個人的職責(zé)，保證項目的質(zhì)量和時間。所有工作崗位的施工人員都要有相應(yīng)的證書，嚴(yán)禁無證操作。

5 礦壓觀測

在聯(lián)絡(luò)巷施工4d 內(nèi)，累計共12 個班組，在此過程中，每隔2h 對工作臺的支撐壓進(jìn)行一次檢測（每10 架設(shè)置一個檢測點），并對20m以上的頂板來壓和聯(lián)絡(luò)巷的頂板變形情況進(jìn)行了統(tǒng)計和分析。

在回采到聯(lián)絡(luò)巷10m 處，在頂?shù)装?m 以上處，深部出現(xiàn)近50mm的移近量，聯(lián)絡(luò)巷的末端和中段的壓力逐漸顯現(xiàn)出來，聯(lián)絡(luò)巷20m 處的“鼓包”開始出現(xiàn)。在工作面距聯(lián)絡(luò)巷5m 處，頂?shù)装逦灰萍s100mm，聯(lián)絡(luò)巷頂板沉降比較明顯，1#~36#支撐支撐力顯著增加，聯(lián)絡(luò)巷20m范圍內(nèi)出現(xiàn)了塌方，隨著工作面的深入，聯(lián)絡(luò)巷的其余支護(hù)也隨之發(fā)生了變化,必須強化對剩余巷幫的支護(hù)強度，保證煤礦井壁的穩(wěn)定性和工人在生產(chǎn)過程中的安全。

當(dāng)液壓支架進(jìn)入聯(lián)絡(luò)巷時，頂板的壓力顯現(xiàn)，體現(xiàn)為支架前梁的受力突然增大，產(chǎn)生“低頭”現(xiàn)象，工作面迎頭10m范圍內(nèi)，頂板位移200mm左右，巷道中臨時支護(hù)的單根支柱鉆深達(dá)150mm，聯(lián)絡(luò)巷上部“#”字形木垛受壓變形較大，壓縮超過200mm，采用“#”字形堆垛法對頂板進(jìn)行加固。工作面1/2 左右的液壓支架進(jìn)入聯(lián)絡(luò)巷后，在工作面迎頭10m 處，頂、底板的位移近250mm，聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)的單根支撐鉆深近250mm，頂板下沉近100mm，頂板沒有明顯的破裂，聯(lián)絡(luò)巷也沒有顯著的片幫。在此之后，上、下煤層的位移沒有顯著的增大，且沒有顯著的板幫。

總體上，采用“永久性加固+臨時支護(hù)”的聯(lián)絡(luò)巷支護(hù)方案，調(diào)整巷道的坡度，使其在聯(lián)絡(luò)巷中斜向交叉，采用追機(jī)、帶壓、擦頂拉架等技術(shù)手段，在聯(lián)絡(luò)巷施工中取得了較好的頂板控制效果，可以使工作面順利通過聯(lián)絡(luò)巷。在以后出現(xiàn)此類問題時，可以采取聯(lián)絡(luò)巷末端補打單錨索、打“#”形木垛、“單體+鉸鏈?zhǔn)巾斄骸钡确椒▉砑庸添敯?，保證頂板的穩(wěn)定，不預(yù)先收回巷道內(nèi)幫部的玻璃纖維錨索，保證了巷道整體的完整性，通過增加煤層的強度，可以保證采場頂板的穩(wěn)定，進(jìn)一步提升工作面的安全系數(shù)[7]。

6 結(jié)語

（1）綜采工作面穿越聯(lián)絡(luò)巷時，頂板管理困難，存在著一定的安全隱患，必須以巷道原有的支護(hù)為依據(jù)；采用“單體支柱+礦工鋼”“#”形木垛、補強錨桿支護(hù)。

（2）針對綜采工作面的實際，當(dāng)施工到距聯(lián)絡(luò)巷的位置較近時，進(jìn)行工作面調(diào)斜處理，確保工作面的調(diào)斜工作在推進(jìn)至聯(lián)絡(luò)巷時剛好完成。

（3）在穿越聯(lián)絡(luò)巷的過程中，為了能在最短的時間內(nèi)順利通過目標(biāo)巷道，采取了三班作業(yè)的方式，即使工作面的一端先行穿過聯(lián)絡(luò)巷；并逐步將其它支架通過，其間必須做到追機(jī)、擦頂、帶壓移架，確保支架初使承載能力不低于24MPa。

（4）強化聯(lián)絡(luò)巷和順槽交叉口的支護(hù)強度，保證頂板下沉和破碎處于可控的狀態(tài)。