綜放工作面過空巷技術研究

陳增光

(山西煤炭運銷集團壽陽亨元煤業有限公司，山西 晉中 045400)

引 言

隨著我國綜采機械化水平顯著提高，大走向、大采長綜面過煤層巷道問題也成為了人們關注的焦點。盡管部分礦區綜采工作面過空巷施工已經總結了經驗和教訓，但是在采礦的過程中依然存在冒頂等問題，人員必須遷移綜放工作面，以維護工作面的安全性。

1 空巷概況

某礦某工作面主采8#煤層，煤層厚度為3.5 m～4.2 m，其平均厚3.8 m，以西南方為主要傾向，煤層平均傾角5°，結構復雜性較低，同時中部存在大量泥巖夾矸，且其厚度相對一致，煤層直接頂分布有石灰巖，平均厚度3.78 m，直接底主要分布中粒砂巖，平均厚度為2.12 m。工作面地表最大覆蓋厚度為178 m，最大覆蓋厚度為224 m，四周無建筑或公路分布，工作面分布有采空區，南部分布有運輸大巷，西部設有掘進工作面，且工作面均結合實際情況預留煤柱，其不會影響工作面所在煤層。在設計工作面時，工作人員對陷落柱的影響予以充分考量，在外切眼位置需提高回采率。為確保回采的安全，要過空巷，工作面補切眼長30 m，高4 m，寬6 m。

2 工作面過空巷基本頂破斷特征和工作面周期來壓

2.1 基本頂斷裂特征

綜放工作面推進的過程中，工作面與空巷之間煤柱的寬度均呈縮小趨勢，受到超前支承壓工作面周期來壓的影響，煤柱受損、破損和變形問題發生的機率較高，因此基本頂斷裂也更為常見，頂板壓力隨之增加，頂板礦壓現象十分明顯，工程施工中需要面對較大的風險。所以為了順利過空巷，應規避綜放工作面上覆蓋基本頂的周期，增大空巷的支護強度。

綜放工作面基本頂周期來壓布距27 m，若工作面空巷為60 m，基本頂就會面臨2次周期來壓，對此，工作人員應在工作面距離空巷8 m時，以當前實際為基礎積極推進工作面，從而有效規避基本頂周期來壓對工作面空巷產生的負面影響，保證工作面順利穿過空巷。

2.2 監測支架下沉量

12月17日綜采工作面與外切眼煤柱相距14 m，18日，綜采工作面與外切眼煤柱相距7m，19日綜放工作面與外切眼煤柱相距4.5 m。在綜放工作面上需合理設置測點，測點之間的距離為3臺液壓支架，共設7個支架，并詳細記錄液壓支架立柱紅色邊沿至支架頂部的距離，共測了4個班組的數據。

與12月16日相比，12月17日的液壓支架立柱下沉情況無明顯變化，觀測范圍內下沉量為-5 cm～22 cm，液壓支架運行處于相對穩定的狀態。與12月17日相比，12月18日液壓支架立柱的下沉量變化明顯，下沉量為4 cm～63 cm，12月19日觀測范圍內液壓支柱下沉量為負數，這也證明液壓支架立柱出現了回縮情況，而綜放工作面基本頂出現周期來壓，綜放工作面逐漸趨近于空巷，外切眼煤柱的間距為4 m，基本頂出現了周期性斷裂現象。為防止出現支架壓死問題，需嚴格控制支架下沉量。

2.3 觀測外切眼巷道變形情況

于外切眼、補巷和正巷上設有9個測點，補巷位置設有1個測點，正巷位置設有2個測點，6個測點設置于外切眼，觀測人員應認真觀測巷道頂底板的測點高度，以m為單位。12月18日，工作面進度加快，正巷測點與工作面距離較小，無需測量，空巷前工作面沒有其他構造。12月19日工作面進度又一次發生變化，補巷上的測點距工作面較近，要求工作人員不得測量二者的距離，且空巷前無其他構造。隨著工作面進度的推進，外切眼巷道的高度也在持續下降。巷道頂底板下沉100 mm，部分單體液壓支柱鉆底150 mm。受到多種因素的影響，部分單體液壓支柱發生壓彎變形，外切眼回采幫煤壁裂隙發育明顯。對此，應高度重視外切眼內頂板維護和回采幫煤壁支護工作[1]。

3 綜放工作面過空巷技術措施

綜放工作面過空巷技術是確保綜放工作面穩定運行的重要前提。施工人員需結合工作面當前的實際情況，采取針對性技術措施，不斷完善工作面的運行狀態。本文從加大支護力度、調整工作面以及嚴格控制工作面頂、底板三個方面對綜放工作面過空巷的技術措施予以分析[2]。

3.1 加大支護力度

工作面正巷支護工作中，主要應用錨索、工字鋼梁與單體液壓支柱支護技術。施工中，工作人員對綜放工作面進行補切眼、補打錨索處理，錨索與錨索之間的距離要滿足工程施工的基本要求。另外，設置單體，加套工字鋼梁，棚梁要與綜放工作面保持垂直。在棚梁的下方設置單體，單體需經標準工序處理，且單體采用軟連接方式，在綜放工作面補切眼內與無炭柱煤幫相距200 mm處設置10 m長的錨索，錨索與錨索之間的距離為1 800 mm，錨索與水平方向成75°。綜放工作面補巷處與綜放工作面相距20 m的位置，需設置單體并加套工字鋼梁維護，且采用礦用11#工字鋼棚梁，梁的長度為4 m。

3.2 調整工作面

在采煤工作面過空巷的過程中，工作人員應結合實際調斜刮板運輸機，縮小過空行揭露范圍，同時調斜角度越大，空巷街路面的面積就越小，為保證工作面安全出口兩端的使用性能，防止出現運輸機竄頭或竄尾等問題，當工作面距離空巷30 m時，工作人員需調斜運輸機，先擺機尾，將機尾向機頭部位推進，輸送機擺動角的最小值為4°。最大擺動角度為6°[3]，如擺動角度超出該范圍，則容易出現竄頭或竄尾等現象。

綜放工作面長186 m，刮板輸送機長為190 m，機頭和機尾超出工作面的長度均為2 m。若機尾超前機頭10 m，則根據勾股定理不難算出，工作面輸送機調斜后的長度，該數值未超過190 m，調斜后角度也可滿足刮板運輸機的運行需要，所以機尾超前機頭10m符合工程要求。當工作面與過空巷相距20 m時，應調斜輸送擺機頭，也就是將機頭朝前，機尾向前推，有效控制揭露面積，待順利通過空巷，方可根據當前實際加以調整，繼續采用刮板輸送機以往的作業方式[4]。

3.3 嚴格控制工作面頂、底板

空巷底板的位置比綜放工作面底板的位置高，其最小高差為0.5 m，最大高差為2 m。所以，如工作面與空巷相距20 m，則工作面要及時做好爬升留底工作。在通過空巷的過程中，確保工作面與空巷底板高度相同，避免揭露空巷時工作面底板與空巷底板出現負臺階問題，阻礙工作面生產的有效開展。

過空巷時，工作人員必須全面檢查液壓支架，做好與頂部的銜接處理，初撐力充分滿足規定的要求。過空巷時，工作面要迅速推進，不得停滯。空巷處的液壓支架工作阻力不得超過34 MPa，為加快工作面的推進，工作人員可采取有效措施控制空巷停留時間，防止空頂面積過大，時間過長，進而出現漏頂的問題，影響工作面的安全性與穩定性。

4 支護效果及調整策略

綜采工作面空巷余留2 m～3 m時，頂板初期來壓現象尤為明顯，后期也會出現頂板和底鼓問題，工作面單體鉆底深度超過500 mm。工程施工中滾幫和鉆底問題十分嚴重，因此在過空巷時，應于空巷頂板穩定巖層位置科學設置錨索，錨索需對齊，且適度調整單體液壓支柱的密度。再者，工作人員還要于過空巷的前期階段加大頂板壓力監測力度，全面分析，準確預測頂板周期來壓，并以此為基礎制定生產計劃，進而最大限度地避開頂板周期來壓[5]。

5 結語

結合礦區某綜放工作面過空巷工程概況觀測了綜放工作面的礦壓，提出了工作面過空巷過程中的主要控制措施，并得出如下結論。

工作人員嚴格對工作面基本頂進行了觀測，并以此為基礎明確了基本頂的周期來壓步距，工作面距離空巷60 m時，要加快推進工作面，從而規避基本頂周期來壓對工作面空巷的負面影響。在觀測液

壓支柱下沉量的過程中，如工作人員發現液壓支架立柱大范圍回縮，則需全面觀察和動態監測支柱下沉，防止出現支架壓死的問題。

觀測外切眼巷道變形的過程中，如工作人員發現外切眼巷道的高度有所減小，同時采幫煤壁裂隙發育明顯，對此，工作人員應做好外切眼內頂板維護及回采幫煤壁的支護工作，加強工作面的穩定性和安全性。在現場礦壓觀測中，當工作面過空巷時，工作人員采取了加強支護、工作面調斜以及工作面頂板控制等多種科學有效的處理方式，改善優化了外切眼支護模式，在工程施工中取得了較為理想的成效。