綜采工作面過空巷支護技術研究

王 江

（山西汾西宜興煤業有限責任公司， 山西 孝義 032300）

引言

受到開采變更時煤炭回采時會遇到空巷，在采動壓力影響下空巷圍巖極易出現失穩，給采面生產帶來不利影響[1-2]。如何確保在過空巷期間圍巖穩定時采面生產時需要解決的現實問題[3]。現階段，采面過空巷圍巖控制技術有架設木垛、補打錨索、高水充填材料充填、布置密集液壓支柱以及注漿加固圍巖等技術措施，各個技術均有其適應性[4-7]。因此，以某礦6507 綜采工作面為工程背景，根據采面實際生產情況提出針對性過空巷技術，確保了采面生產安全。

1 6507 綜采面概況

6507 綜采工作面位于5 采區南側，設計走向推進長度690 m、斜長180 m，為采區最后一個回采工作面，前期受到地質構造影響，對采區開采設計進行了變更，導致采面中存在有一條存在有一條孔巷，孔巷與采面呈56°斜交，在采面內延伸長度為65 m，空巷斷面為寬×高=7.0 m×3.5 m，采用錨網索聯合支護技術，具體見圖1 所示。

6507 綜采工作面開采的6 號煤層賦存較為穩定，煤層平均3.5 m，傾角5°，采用綜采開采方式，全部垮落法管理頂板。采面開采范圍內地質構造較為復雜、發育有多個落差0.5～1.9 m 斷層，頂板巖層為砂巖、砂質泥巖，底板巖層為炭質泥巖。

2 采面開采礦壓顯現與支架下沉量分析

圖1 空巷位置示意圖

2.1 礦壓顯現

隨著6507 綜采工作面不斷推進，采空區內覆巖頂板周期性破斷，出現周期來壓，若采面過空巷期間采面出現來壓勢必會增加圍巖控制難度。為此，分析采面礦壓顯現規律，避免揭露空巷時出現大面積來壓對提高采面生產安全性具有顯著的促進意義。

在采面回采液壓支架上布置壓力計，對采面上部、中部及下部位置礦壓顯現情況進行監測，具體獲取到的5 次礦壓監測數據見表1 所示。

表1 采面礦壓觀測數據

空巷在采面內主要分布在下部位置，從表1 得出，采面下部位置周期來壓介步距在11.4～17.3 m（均值13.96 m），采面與空巷相距在30 m 時，理論上周期來壓次數在2～3 次。空巷寬度為4.5 m，為了避免采面在過空巷時來壓可在采面推進至空巷4 m 采用等壓、讓壓技術措施，等采面來壓后可正常回采推進過空巷，從而降低周期來壓對采面過空巷影響。

2.2 液壓支架下沉量監測

當回采工作面與空巷相距30 m 對液壓支架下沉量進行監測，由于與空巷相距30～14 m 間距時支架下沉量變化值較小，在相距14～4 m 支架下沉量值明顯發生變化，具體監測結果見下頁圖2。

從下頁圖2 中看出，當采面與空巷從14 m 減小至10 m 時，液壓支架立柱行程變化量仍較小，監測到立柱行程變化量在-4～21 cm 間，表明采面頂板巖層整體較為穩定，頂板活動不頻繁；當采面與空巷間距由10 m 減小至6 m，立柱行程變化量在9～63 cm，變化量較大，表明頂板巖層活動頻繁；當采面與空巷間距減小至4 m 時空巷空巷行程變化量在-24～6 cm，變化量多為負值，立柱出現一定程度回縮，表明采面上覆巖層出現周期性破斷，此時應強化對頂板巖層控制。

圖2 回采工作面與空巷相距14～4 m 時液壓支架立柱行程監測結果

3 空巷圍巖支護技術

3.1 空巷圍巖補強支護

為了避免采面超前采動壓力影響下造成空巷原有支護體系失效，頂板垮落問題，在采面與空巷相距在30 m 時即采用錨索、工字鋼以及單體支柱對空巷進行補強支護。采用規格21.6 mm×6 300 mm 錨索對頂板巖層進行補強加固，錨索布置的間距、排距均為2 000 mm；采用工字鋼+單體按照一梁三柱方式組成架棚對空巷頂板進行支護，單體間距分別為600 mm、800 mm，排距均為1 000 mm，在單體下均布置鐵鞋方式下陷到空巷底板內。單體間采用鋼絲繩連接，具體空巷補強支護方式見圖3。

3.2 采面調斜

采用采面調斜方式降低采面一次揭露空巷面積，具體采面調斜角應依據刮板輸送機調斜能力判定。采用布置的刮板輸送機型號為SGB420/30D，最大調斜角度在6°以內。因此，在采面與空巷相距30 m 即開始采面調斜，最終實現采面機頭超限機尾20 m。

4 效果分析及支護補強

在空巷內布置6 個測點對采面過空巷期間巷道高度進行檢查，具體監測結果見圖4。從圖中看出，隨著采面與空巷間距的縮小，空巷巷高總體呈現逐漸減小的趨勢，特別是采面與空巷間距在6 m 以內時空巷巷高降低率速度較快，但是空巷高度仍在合理范圍內，不會給采面正常回采以及空巷圍巖穩定性造成顯著不利影響。表明文中提出的錨索補強加固+架棚方式可有效對空巷頂板巖層進行控制，確保采面過空巷安全。

5 結論

圖3 空巷補強支護示意圖（單位：mm）

圖4 不同的采面與空巷間距下空巷頂底板高度監測結果

1）采用現場實測法對6507 綜采工作面礦壓顯現規律進行監測，采面下部周期來壓步距在11.4～17.3 m（均值 13.96 m），根據空巷參數，應在采面與空巷相距4 m 時采用必要措施實現頂板來壓，從而避免采面過空巷期間頂板來壓給采面生產安全帶來不利影響。

2）在采面距空巷高30 m 以上時即完成空巷頂板補強支護、工字鋼+單體支柱構成的架棚支護，確保在采動動壓影響時空巷圍巖穩定。在采面與空巷相距30 m 時即開采調斜，最終確保采面與空巷交匯時機頭超前機尾20 m。

3）空巷圍巖控制技術措施在綜采面應用后，當采面過空巷時空巷圍巖整體穩定，未有失穩跡象，確保了采面過空巷安全。