大埋深綜放工作面穿層過老巷技術的研究與應用

嚴學

摘要：采煤工作面布置受地質條件限制，當煤層在某一區段范圍內出現分層現象，而主采煤層與回采巷道又不處于同一層位，且兩層煤的層間距較近，這時就要考慮支護與頂底板的關系，文章主要闡述了工作面從煤層下分層穿層過層間距小于6.0m老巷的方法。

Abstract： Coal mining working face layout is restricted by geological conditions. When the coal seam is stratified in a certain section， and the main coal seam and stoping roadway are not in the same horizon， and two layers of coal layer spacing is close， we need to consider the relationship between supporting and the roof and floor. The article mainly expounds the method of working face penetrating old roadways with layer spacing less than 6.0m under the coal seam.

關鍵詞：綜放工作面;穿層;充填;過老巷

Key words： fully mechanized caving face;penetrating layer;filling;penetrating old roadways

中圖分類號：TD327.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）21-0154-02

1? 工作面基本概況

田陳煤礦北七采區的3下7108綜放工作面煤層賦存穩定，煤層自燃發火期66天，煤厚6.0～8.9/7.0m，煤層局部含一層0～0.5/0.3m泥巖夾矸，受右側較大斷層影響，煤層局部破碎，節理裂隙較發育，F7-24斷層把工作面分為里外兩個塊段，初步設計將該工作面作為里外兩塊段進行回采。原工作面運輸巷外段沿巷道頂板掘進施工，里段沿巷道底板施工，巷道施工結束進行里段回采時發現里外段運輸巷煤層厚度相差較大，為此，再次進行了細致的地質勘探，在外段運輸巷通過向底板打探孔等多種手段收集資料進行分析，該工作面外段煤層靠近運輸巷側有一層穩定的泥巖夾矸，運輸巷處夾矸厚度平均5.0m，將3下煤分為兩層煤，上分層平均厚度3.0m，下分層平均厚度4.0m，經過回采方案優化設計，改用3下7110運輸巷進行回采下分層，廢棄原3下7108運輸巷，工作面需要穿層過位于上分層的3下7108運輸巷。

2? 穿層開采的方案優化和施工工藝

2.1 穿層過老巷開采存在的技術難題

工作面進行穿層開采時液壓支架將會逐漸進入3下7108運輸巷下層，巷道底板將成為工作面頂板。工作面穿層過老巷支架在原運輸巷底板內，在層間距小的地方支架升架時將會對原巷道下的頂板造成破壞，支架達不到初撐力要求，無法有效支撐頂板，同時面前頂板完整性遭到破壞，易造成掉頂、漏頂等頂板事故。頂板安全管理隱患大，直接威脅到工作面安全生產。為確保穿層開采安全老巷處頂板管理問題急需解決。

原設計3下7110運輸巷施工過程中受斷層影響在巷道中段位置打有一條斷層探巷，該巷道改用為3下7108運輸巷后隨3下7108綜放工作面推采進行，施工道將與采空區溝通，溝通后經地質分析水害威脅有限，但防滅火壓力較大，綜放工作面采空區殘留煤相較于綜采面多，可能發生殘留煤自燃發火，后期的防滅火工作需要重點控制。

2.2 方案的選擇

頂板管理要抓住主要矛盾，只有保持頂板完整性，支架升架時才能夠達到初撐力要求，減少對頂板的破壞，抑制片幫、掉頂、漏頂等事故的發生，因此，設計選擇對原3下7108運輸巷進行部分充填，改變頂板受力狀態，保證其完整性，提高安全性。

防滅火工作重點控制氣體向采空區漏風，設計在施工道靠近3下7108采空區側進行密閉充填，要求充填體能夠在采空區上覆巖層運動影響下依然能夠保持穩固起到密閉作用，保證3下7110風流不竄入3下7108采空區。

2.3 具體方案設計

充填區域為巷道與下分層煤層建夾矸厚度在0～4.0m范圍內的巷道，共計五個充填區域，充填長度達370m。

①7108里運（1）（充填區域1）：充填長度125m，巷道平均斷面為寬*高=4m*3.5m;

②7108外切眼（充填區域2）：充填長度110m，巷道平均斷面為寬*高=3.4m*3m;

③7108里運（2）（充填區域3）：充填長度30m，巷道平均斷面為寬*高=4m*3.5m;

④7110探巷（充填區域4）：充填長度30m，巷道平均斷面為寬*高=4m*3.5m;5、7110里運（充填區域5）：充填長度40m，巷道平均斷面為寬*高=4m*3.5m。

對無密閉性要求的巷道受工期要求全部采用價格相對較低并且易于操作的木垛充填，充填長度330m，對密閉性要求高的第五充填區域首先建兩道密閉墻，再采用密封性好強度較高的高水材料進行全巷道密閉充填，充填長度40m，解決3下7110掘進及回采期間向3下7108采空區漏風造成遺留煤自燃問題。

2.4 方案的實施

方案實施共分為如下幾步：

①調配巷道充填力量，充填工作投入人力60人，工作組織分三班進行;

②對充填區域巷道進行底板平整，保證木垛受力均勻;

③兩層煤分層結合位置采用單體支柱配合木料裝頂進行維護，根據層位及巷道角度、夾矸層厚度變化情況，確定裝頂維護距離，棚與棚間距1.0m，單體支柱支護高度逐漸降低，裝頂厚度逐漸增加，直至裝頂高度達到全巷道高度，形成一個三角型裝頂區域;

④剩余充填位置采用采用坑木搭建成“井”字型木垛的方式進行充填，木垛間距為0.6m，兩木垛之間采用同規格的木料上下各穿兩根，連續鉸接搭木垛;木垛底部四層用長板梁，距兩幫距離不超過0.3m，其余部分用2.4m*0.16米的板梁。板梁從加工及現場使用分析采用以下三種規格：長*寬*厚=2.4m*0.16m*0.16m，3.6m*0.16m*0.16m，3m*0.16m*0.16m。

⑤每搭建完一個木垛對木垛進行整體性淋水，充分濕潤木料，減輕防滅火壓力，并預留管路，工作面進入下分層推采后逐漸向充填區域注水，防止在煤層自燃發火期后煤層可能自燃引起木垛連鎖著火。

⑥3下7110施工道建立密閉墻，密閉墻穩定后同濟南廠家合作進行巷道高水充填，充填長度40m。

2.5 穿層開采工藝的管理關鍵

①作業人員必須熟悉本措施及《3下7108工作面作業規程》，嚴格按照《煤礦安全技術操作規程》中有關規定執行，維護期間嚴格執行敲幫問頂制度和先支后回制度，及時用穿槍找掉危巖懸矸，嚴禁空頂作業，支、回柱時必須有專人在現場指揮。

②進入老巷工作時必須保證局部通風機經常運轉，任何人都不準隨意停風，必須保證供給老巷足夠的風量。

③局部通風機的開動或停止，必須專人負責，其他人員不經允許，不準去開動或停止局部通風機。

④風筒必須吊掛在巷道一側頂幫，在巷道內維護時不要刮壞風筒。風筒吊掛要平直、拉緊、吊穩，拐彎處應平緩，勿使風筒褶皺，應使用同一規格的風筒。

⑤所有進入老巷施工人員必須攜帶CO、CH4、O2便攜儀，發現氣體異常立即退出老巷，非老巷施工人員嚴禁進入老巷。

⑥所有單體液壓支柱必須穿鐵鞋，鉆底量不大于100mm。并根據巷道實際情況選用高度適宜的單體液壓支柱，活柱最小行程不小于200mm、最大行程不大于700mm（以活柱有效行程800mm為例）。

⑦巷道超高處必須用木料進行裝頂支護，頂板不平處必須用木料接實接平頂板，單體液壓支柱垂直于頂底板支設，初撐力不低于12MPa。

⑧單體液壓支柱注液時，人員站在安全地點，防止單體液壓支柱打滑傷人。支設完畢后，及時穿好防倒繩或防倒桿，防止倒柱傷人。每班安專人檢查巷道支護情況，并及時進行二次注液，發現卸液單體及時更換，巷道壓力變大時及時扶走向棚增加支護強度。

⑨老巷暴露范圍內的液壓支架及時伸出伸縮梁和護幫板支護好頂板，移溜后及時拉移超前架支護頂板。

⑩工作人員在進入面前作業時，嚴禁其他人員操作此處的液壓支架，并關閉此處液壓支架的進液截止閥。

{11}嚴禁人員跨越運行中的前部刮板運輸機進入面前。

{12}采煤機通過老巷時要放慢割煤速度，兩眼盯緊采煤機滾筒，發現異常立即停機，待查明原因處理完畢后方準開機。

{13}過老巷時要合理控制好工作面采高，順平溜子，防止溜子拖后。

{14}采煤機滾筒纏網、錨桿時必須立即停機處理。

2.6 實施效果

通過對上分層老巷充填，改變了巷道底板工作面頂板的受力狀態，豎直方向由原來的一面受力改為兩面受力，提高了頂板受力限度，保證了工作面推采時頂板完整性，杜絕了架前掉頂、漏頂等事故的發生，同時木料淋水也有效的解決了木垛燃燒問題，再是層位斜交接合位置采用裝頂方式減少了坑木消耗，避免了采煤機截割木料，提高了煤質。高水充填材料的使用從根本上解決了巷道密閉及采空區自燃對臨近工作面的影響。

3? 結束語

工作面推采過不同層位巷道，首先要分析層位關系，巷道位于上分層時只需要保證巷道底板在一個支架長度范圍內支撐受力點達到一個以上，木垛間可以留有一定空隙進行搭建，巷道位于下分層時由于支架底座尺寸較頂蓋短，壓力比較集中，木垛需要密集搭建，保證頂板各處均能承受支架壓力，對于綜采放頂煤工作面采空區遺留煤相對較多，需要重點考慮防滅火，優先使用不可燃性材料進行充填，可燃材料要有阻燃措施。

參考文獻：

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