綜放工作面過大斷面空巷群的頂板控制技術(shù)

張 杰

(大同煤礦集團云崗礦，山西 大同 037017)

大同煤礦集團公司云崗礦位于山西省大同市西郊云崗溝內(nèi)，距大同市區(qū)18km，開采大同侏羅紀煤層，井田南北長13.1km，東西寬5.75km，面積59.0003km2。目前礦井南部12#層406盤區(qū)為該礦殘采盤區(qū)，僅剩兩個低位放頂煤工作面，且工作面受小煤窯私開亂采影響，開采過程中遇到多條空巷。為了避免頻繁搬家，提高采出率，延長礦井服務(wù)年限，需開展放頂煤工作面過空巷的頂板控制技術(shù)研究。

1 工作面概況

云崗礦12#層406盤區(qū)8633綜放工作面平均埋深301m，走向長448m，傾向長135m，煤層傾角1.5°，平均煤厚6.8m。直接頂為粉細沙巖，平均厚度5.3m，基本頂為中細沙巖，平均厚度24.9m，直接底為細粉砂巖，平均厚度3.8m。工作面采用傾斜長壁后退式低位放頂煤綜合機械化的采煤方法，機采高度為3m，放頂煤厚度平均為3.8m。工作面配備ZFS7500/22/35型液壓支架85架，ZFSG6800/22/33型過渡支架6架，ZFSD5600/22/35型端頭支架1架，MG300/700-WD型交流電牽引采煤機1部。工作面回采范圍內(nèi)主要有7條空巷影響生產(chǎn)，其中406-4皮、406-4軌、506-4回三條空巷平行于工作面，聯(lián)絡(luò)巷1、水倉2兩條空巷垂直于工作面，聯(lián)絡(luò)巷2、水倉1斜交于工作面。7條空巷與工作面位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 7條空巷與8633工作面位置關(guān)系

2 工作面過空巷圍巖控制技術(shù)

工作面開采過程中共通過7條空巷，其中3條空巷對工作面回采影響較大。工作面過空巷前，根據(jù)空巷角度、坡度及斷面尺寸等因素，對工作面過空巷進行針對性圍巖控制。

2.1 空巷支護方案

（1）406-4軌道巷（巷寬4.5m、巷高3.7m）：巷道超高，需做假頂，采用4.0m五眼鋼梁、6m錨索維護頂板，然后采用3.0m兩眼鋼梁與護頂鋼梁使用對拉錨索，填充圓木、道木組成吊梁假頂。護幫采用4m單點錨索，間距2.0m，三花布置在巷道中部。

（2）406-4皮帶巷（巷寬4.5m，巷高3.4m）：護頂采用4.0m三眼鋼梁，排距2.0m， 30°斜拉6m錨索，掛金屬網(wǎng)，鋼梁下支設(shè)兩根DW-28單體柱。護幫采用4m單點錨索，間距2.0m，三花布置在巷道中部。

（3）506-4回風(fēng)巷（巷寬4.0m、巷高3m）：護頂采用4m單點錨索，間距2.0m，排距3.0m。護幫采用4m單點錨索維護，間距2.0m，三花布置在巷道中部。

2.2 停采讓壓技術(shù)

工作面開采距406-4軌道空巷150m時，使用山東中科KJ27型井下無線礦壓監(jiān)測系統(tǒng)及人工宏觀觀測的方式準確統(tǒng)計頂板周期來壓數(shù)據(jù)，共統(tǒng)計周期來壓8次，平均來壓步距17.8m。通過儀器觀測數(shù)據(jù)及人工現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)，當工作面距空巷8m時頂板周期來壓，空巷頂板下沉，當工作面距空巷6m時，工作面來壓加劇，部分支架安全閥開啟，機道頂煤破裂，工作面及空巷炸幫嚴重，且能聽到上覆頂板發(fā)出的異常聲響，因此可以斷定等壓煤柱為6m，此時為停采等壓的最佳時機，通過停采8h使采場壓力得以釋放，使得工作面通過空巷時支架受壓減小，推進速度明顯提升。礦壓監(jiān)控數(shù)據(jù)見表1。

表1 礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)對比

2.3 工作面頂板控制方案

工作面接近空巷前，尾巷超前頭巷12m，方位角175°，減小工作面與空巷采通范圍，使工作面科學(xué)有序地通過空巷。工作面距空巷10m處開始禁止頂煤預(yù)裂及采放頂煤，并適當減小工作面采高，加快推進速度。在操作工藝上，支架帶壓超前移架，盡可能減小端面距，避免機道頂煤受壓垮落造成漏頂事故。工作面頭尾兩巷均采用“一梁三柱”，并由原來的25m延長為50m。支架在停采等壓期間受壓嚴重，易造成壓架事故，因此過空巷前徹底把所有機電設(shè)備檢修一遍，保證過空巷時支架的初撐力合格，提高支架對頂板的支護強度。

3 主要技術(shù)難點

3.1 406-4軌道巷假頂制作方案

406-4軌道巷原來為406盤區(qū)軌道巷，巷道寬4.5m，巷道高3.7m，巷道北部沿底掘進，巷道南部沿頂掘進，工作面采至該空巷處巷道超高，需做假頂，空巷與工作面位置如圖2。空巷南部沿頂掘進，為保證工作面過空巷時支架接頂，需將假頂做到距空巷底板0.3m處，一次性做假頂無法打錨索，因此采用五眼鋼梁對接錨索制作假頂，三根錨索注入頂板，兩根錨索與下覆鋼梁組成吊頂，假頂采用圓木及道木組成，頂板錨索預(yù)緊力要求30MPa，下拉錨索預(yù)緊力要求10MPa。

圖2 工作面與空巷的相對位置圖

3.2 工作面過水倉防支架下陷的方案

水倉1及水倉2原來為406盤區(qū)水倉，巷寬5.0m，巷高3.8m，水倉深2.0m。空巷與工作面位置如圖3。工作面采至該處時受支架自重（26t）及周期來壓影響，支架肯定會出現(xiàn)下陷現(xiàn)象。通過采取矸石、廢舊鋼軌結(jié)合水泥石子填實水倉，調(diào)整工作面坡度，適當減小支架初撐力等措施加快過水倉范圍推進速度。

圖3 工作面與水倉相對位置

4 實施效果及結(jié)論

（1）特殊地質(zhì)條件下，通過采用超前補強支護、工作面調(diào)斜、停采讓壓、設(shè)備保障等綜合控制技術(shù)，有效保證了綜放工作面過空巷期間工作面頂煤、頂板的完整性及穩(wěn)定性，成功預(yù)防了冒頂、壓架等事故的發(fā)生。

（2）通過回采盤區(qū)煤柱，延長了礦井服務(wù)年限，提高了煤炭采出率，減少一次工作面搬家，取得了明顯經(jīng)濟效益，并為綜放工作面過大斷面空巷積累了豐富的經(jīng)驗和方法。