綜采工作面過空巷及斷層實(shí)踐

時(shí)建成

（山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)有限公司，山西 忻州036500）

磁窯溝煤礦由山西省煤礦企業(yè)兼并重組整合的單獨(dú)保留礦井，是原磁窯溝煤礦、四家塔煤礦、鹿固鄉(xiāng)煤子塔煤礦及部分空白資源整合而成，井田內(nèi)批準(zhǔn)開采8＃～14＃煤層，開采深度為1100m至780m標(biāo)高，生產(chǎn)規(guī)模1.2Mt／a，批準(zhǔn)井田面積10.6227km2，投產(chǎn)后經(jīng)兩次提能，生產(chǎn)能力提升為2.4Mt／a。

磁窯溝煤礦10＃煤層井田內(nèi)劃分四個(gè)盤區(qū)，其中一盤區(qū)和三盤區(qū)局部受小窯開采破壞，分布的空巷相對(duì)較多。為了提高煤炭資源回收率，根據(jù)礦井生產(chǎn)接續(xù)安排，在一盤區(qū)采空區(qū)周圍布置103綜采工作面。確定后的10103綜采工作面中分布五條空巷和一條斷層，給回采帶來了一定的難度。因此，需要研究過斷層過空巷施工技術(shù)，保障工作面安全開采。

1 10103綜采工作面概況及工作面斷層、空巷的分布情況

10103綜采工作面長度200m，走向長度1072m，煤層頂板為泥巖和平均2.68m厚的高灰煤，煤層底板為泥巖，煤層的平均厚度5.86m，單斜構(gòu)造，傾角約2°～5°，設(shè)計(jì)采高4.6m，工作面可采煤量1.4Mt，采用走向長壁式采煤法回采。

在10103綜采工作面中，分布著五條空巷和一條斷層，空巷為原四家塔煤礦采空區(qū)巷道，巷道總長度為288 m，其中與工作面平行布置的有四條巷道，總長160m，與工作面垂直布置的有一條巷道，長度為98m，共有5個(gè)硐室，總長度為30m，空巷高度為3.3～4.3m，寬度為4.4～6.0m。工作面從切眼開始380～790m分布一條正斷層，與膠運(yùn)順槽夾角26°貫穿整個(gè)工作面，斷距為2.5～3m。隨著工作面推進(jìn)，斷層在膠輔運(yùn)順槽揭露，最終延伸到回風(fēng)順槽第三條空巷位置（見圖1）。

圖1 10103綜采工作面空巷及斷層分布示意

2 空巷支護(hù)情況

空巷內(nèi)的頂板較為完整，均沿煤層底板掘進(jìn)，空巷頂板的支護(hù)均采用錨索＋錨桿＋金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，并在回采前期對(duì)空巷進(jìn)行木垛支護(hù)，木垛布置方式為三花形“井”字垛布置，共消耗道木約9000根。綜采工作面推進(jìn)距空巷90m左右時(shí)，采用單體液壓支柱對(duì)空巷頂板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，共支護(hù)單體液壓支柱164根（見圖2）。

3 過空巷、斷層的施工方法

3.1 道木、單體液壓支柱回撤方法

圖2 空巷支護(hù)示意

盡可能沿頂板貫通空巷，貫通后，支架工及時(shí)超前移架，然后將煤機(jī)退至頂板完整處，避免影響到回收材料的運(yùn)輸。然后閉鎖三機(jī)，由跟班隊(duì)長對(duì)工作面情況進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)安全后，利用支架一、二級(jí)護(hù)幫板將木垛推倒后，用遠(yuǎn)程單體泄液工具將單體液壓支柱泄液后回收。回收道木、單體液壓支柱過程中所有人員必須在護(hù)幫板打開的情況下作業(yè)，并保證每割一刀煤回收一次木垛，嚴(yán)禁超前空頂回收木垛和單體液壓支柱。

3.2 綜采工作面扶架方法

10103綜采工作面從膠運(yùn)順槽開始安裝1號(hào)端頭支架，依次向機(jī)尾排列安裝過渡架、中間架等，共安裝118臺(tái)液壓支架。由于斷層的影響，工作面中部68～55架頂板破碎，超前垮落，前梁上方漏頂嚴(yán)重，冒落的主要是大塊白砂巖。推進(jìn)過程中70～55架出現(xiàn)不同程度倒架，其中70～65架，支架向機(jī)頭方向微傾斜，65、64、63架傾斜嚴(yán)重，架間縫隙約為400mm，60～55架支架頂梁中心偏移推拉桿600mm，支架左大腳踩踏推拉桿，56、57架移架過程中出現(xiàn)咬架現(xiàn)象，57架被壓死，支架不能升降，導(dǎo)致煤機(jī)無法正常通過，造成了工作面倒架區(qū)域無法正常推進(jìn)。在這種極為艱難的情況下，采取了5項(xiàng)舉措度過難關(guān)。

（1）扶架。在機(jī)尾回風(fēng)順槽超前區(qū)域后安裝一臺(tái)55 kW絞車，絞車的最大載荷量為40t，并利用12根戧柱將絞車固定牢靠，配套Φ38mm鋼絲繩150m。在118架、100架、86架、75架支架頂梁下方各安設(shè)一個(gè)16t導(dǎo)向滑輪，將絞車鋼絲繩穿過導(dǎo)向滑輪，一端拉至60架處，將繩頭利用不少于5道的繩卡鎖成閉環(huán)。

利用機(jī)尾絞車與單體液壓支柱配合扶架，將絞車鋼絲繩頭與待扶支架頂梁下方連接口相連接，并通知機(jī)尾絞車司機(jī)將鋼絲繩張緊，同時(shí)用一根單體液壓支柱頂在待調(diào)整支架的頂梁上，與絞車同時(shí)動(dòng)作，單體液壓支柱遠(yuǎn)程供液，一名支架工負(fù)責(zé)降架移架，逐架調(diào)整扶架。扶架前，先將扶架區(qū)域大腳前、大腳下和架間浮煤全部清理干凈，保證支架在移架過程中有足夠的行程。扶架必須做到三同時(shí)：即同時(shí)張緊絞車，同時(shí)向單體液壓支柱供液，同時(shí)降架移架。完成一茬扶架，推移一次運(yùn)輸機(jī)后按照同樣的工序進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的扶架，直到運(yùn)輸機(jī)完成有效的推移步距再割煤。

（2）頂板加固。由于斷層影響，該區(qū)域頂板煤質(zhì)松軟，頂板的超前垮落使液壓支架不能有效的發(fā)揮支護(hù)作用，在扶架的同時(shí)，對(duì)頂板進(jìn)行超前加固注漿，注射馬麗散等化學(xué)材料能夠使頂板的硬度增大，從而有效控制和減小頂板超前垮落的范圍。

（3）處理死架。液壓支架升降行程小于300mm可定性為死架。工作面57～59架上方的大塊巖石將支架壓死。處理死架的辦法就是在支架大腳下方進(jìn)行放炮。首先將57、58、59支架大腳前、大腳底部、支架間浮煤清理至原底板，先用1.5m鉆桿施工一定深度的炮眼，再換成2m鉆桿施工炮眼，眼深約為1.5m，每架施工4個(gè)炮眼為宜，打好眼后進(jìn)行裝藥放炮，逐架處理。每個(gè)炮眼裝藥量控制在3卷以內(nèi)，具體可根據(jù)放炮后效果進(jìn)行適量調(diào)整。

（4）放松動(dòng)炮處理工作面矸石。受斷層影響，工作面69～80架矸石厚度達(dá)到3m。為了降低矸石對(duì)煤機(jī)的損傷，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)工作面矸石區(qū)域放松動(dòng)炮處理。現(xiàn)場(chǎng)采用風(fēng)鉆打眼，炮眼布置為三花眼，深度為2.5 m，眼距為1.5m，底眼距底板0.4m，頂板距頂板0.5m，底眼每孔裝藥量為2卷，頂眼1卷。放完松動(dòng)炮后，再采用煤機(jī)回采，直至過完斷層。

（5）工作面運(yùn)輸機(jī)保持平直。當(dāng)工作面斷層導(dǎo)致大面積割矸時(shí)，為了減少割矸量可能會(huì)采取局部抬高或降低底板的措施，這種辦法并不可取，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)彎曲，再加上頂板破碎漏矸，使液壓支架受力不均衡，造成倒架。因此，必須始終保持工作面三平兩直，調(diào)整運(yùn)輸機(jī)平直的目標(biāo)不變。只有將工作面運(yùn)輸機(jī)調(diào)整成直線，才能更有效地管控頂板、防止倒架，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和回采，實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)。

4 結(jié)語

磁窯溝煤礦10103綜采工作面大采高回采，直接頂上賦存2.68m的高灰煤，礦壓顯現(xiàn)明顯，斷層、構(gòu)造頻繁，回采期間，歷經(jīng)了空巷、斷層、漏頂、倒架等復(fù)雜情況，特別是在最后一條空巷與斷層相遇在一起，極大地增加了施工難度。磁窯溝煤礦采取一系列行之有效的措施，最終順利通過了該復(fù)雜區(qū)域，為今后殘煤、構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域回采總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)。

〔1〕王勝軍.淺談采全高綜采工作倒架及預(yù)防〔J〕.煤炭技術(shù)，2012，（50）：39－42.

〔2〕余本勝，李小軍，王志鵬.大傾角綜放采煤方法的實(shí)踐與研究〔J〕.煤礦開采，2002，（1）：19－21.

〔3〕劉英志，屠洪盛，袁 永，等.急傾斜綜采工作面設(shè)備穩(wěn)定性控制技術(shù)〔J〕.煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，（5）：25－27.