淺埋中厚煤層綜采工作面過平行聯絡巷工藝

程朋輝，田超超，何文帥，賀 煜

(陜西陜煤黃陵礦業有限責任公司，陜西 延安 727307)

0 引言

隨著煤礦生產工作的繼續深入，井下巷道“縱橫交錯”，工作面在推采過程中可能遇到某些貫穿工作面的巷道(如聯絡巷、措施巷等)[1]，后期在階段回采過程中并不計劃進行工作面搬遷以繞過這些貫穿工作面的巷道，而是直接穿過這些巷道繼續進行采煤[2]。為了保證施工效率和安全性，需要制定詳細的支護設計作為過廢棄巷道的技術指導。

該工作面分為東西兩段，工作面中部布置的一條聯絡巷作為回采東翼煤層的運輸聯絡巷，在準備回采西段原煤時，為了提高回采效率和原煤回收率，減少工作面搬遷帶來的影響，決定將工作面直接穿過聯絡巷進入西段進行采煤作業[3]。

1 工作面概況

1.1 工作面基本情況

工作面長180 m，平均采高2.4 m，工作面采用148臺液壓支架進行支護。其中：147臺ZY3400/12/26液壓支架和1臺ZZT5400/15/27端頭支架(在工作面機尾)；配套一部刮板輸送機，型號為SGZ630/2×160；采煤機為MG180/420-WD。運輸順槽布置一部SZZ630/90轉載機、一部JSD-100/2×75膠帶輸送機，皮帶機頭位于運輸順槽與聯絡巷交叉點；聯絡巷內鋪設一部SD-80型皮帶，煤壁兩幫分別敷設有供排水管路、供電電纜、信號電纜。

1.2 聯絡巷支護情況及頂底板巖性

聯絡巷長度為180 m，斷面為矩形3 000 mm×2 500 mm(高×寬)，頂板支護形式為“錨桿+錨索梁+鋼筋網”聯合支護。錨桿為螺紋鋼錨桿φ20 mm×2 200 mm，間排距800 mm×800 mm，“五-五”“矩形布置”；錨索梁支護中，錨索梁長3 000 mm，排距2 400 mm；錨索分為φ17.8 mm×8 300 mm與φ21.8 mm×10 300 mm，2種錨索交叉支護，一梁三鎖，間距1 100 mm。

兩幫支護形式為“錨桿+塑鋼網+鋼筋梯子”聯合支護。錨桿采用φ18 mm×1 850 mm玻璃鋼錨桿，間排距800 mm×1 000 mm，布置方式采用“三-三”矩形布置；塑鋼網規格為2 000 mm×5 400 mm；鋼筋梯子梁采用φ12 mm的圓鋼焊接而成，規格為80 mm×1 900 mm。如圖1所示。

圖1 聯絡巷永久支護布置Fig.1 Arrangement of permanent support for connecting roadway

工作面頂底板巖性情況見表1。

表1 工作面頂底板情況Table 1 Roof and floor conditions of working face

2 過聯絡巷技術方案

對聯絡巷采用“單體支柱+礦工鋼”進行聯合支護。在聯絡巷與運輸順槽、回順交叉點各架設一組“#”木垛加強支護；對工作面兩順槽超前50 m范圍采用雙排單體配合鉸接頂梁進行支護。工作面推采至聯絡巷15 m處開始調斜工作面，當機頭距聯絡巷0.6 m時工作面正刀推采，斜交通過該聯絡巷；在通過該聯絡巷時，逐步依次撤除聯絡巷中的單體支柱，礦工鋼壓在液壓支架頂梁上部，因此不進行回收。對聯絡巷靠近運輸順槽一側(工作面調斜后先通過該側聯絡巷)20 m范圍內的幫部支護進行拆除回收，防止鋼筋梯子梁卷入滾筒發生機電事故，后期根據聯絡巷來壓及片幫情況決定是否拆除其余段幫部支護。

3 過聯絡巷施工步驟

3.1 對聯絡巷進行臨時支護

巷道設備管線拆除完畢、底板墊平后，需對巷道進行補強支護。采用DW-2.8單體支柱配合11#礦用礦工鋼進行補強支護。鋼梁長度3 400 mm，每根鋼梁下支設5根單體支柱，支柱間距750 mm，排距1 000 mm，單體支柱穿柱靴，設置防倒鏈。工作面聯絡巷支護斷面如圖2所示，工作面聯絡巷支護俯視圖如圖3所示。

圖2 工作面聯絡巷支護斷面Fig.2 Supporting section of connecting roadway in working face

圖3 工作面聯絡巷支護俯視Fig.3 The top view of the supporting roadway in the working face

3.2 對兩順槽超前段及三角區進行臨時支護

當工作面回采至距離聯絡巷50 m時，在聯絡巷與運輸順槽、回風順槽交叉點各架設一組“#”木垛，超前支護采用雙排單體配合鉸接頂梁支護[4]，支護長度不得小于50 m。

3.3 工作面通過聯絡巷步驟

第1階段：工作面推采至距離聯絡巷15 m處開始調斜工作面，對聯絡巷靠近運輸順槽一側20 m范圍內的幫部支護進行拆除回收，后期根據來壓情況決定是否拆除其余段幫部支護[5]。

工作面進行分段割煤進行調斜[6]。調斜步驟為：采煤機從機頭割透三角煤并向機尾割煤至60#支架后，返回機頭，繼續割三角煤并割煤至100#支架，再次返回機頭，繼續機頭割三角煤并吃通刀，以上為一個循環，每一個循環機頭割3刀推進1.8 m，機尾割1刀推進0.6 m；直至工作面機頭超前機尾9.6 m，完成工作面調斜，此時，機尾距離工作面10.2 m，機頭距離工作面0.6 m。工作面調斜示意圖如圖4所示。

圖4 工作面調斜示意Fig.4 Schematic diagram of working face inclination adjustment

第2階段：調斜工作結束，工作面機頭距聯絡巷0.6 m，開始平行推進[7]。

工作面平推采一刀煤后揭露運輸聯絡巷，開始過聯絡巷作業，作業方式為正規循環作業，整體作業分為3步，共計23刀。①正規循環割煤7刀后，1#支架進入實體煤墻0.6 m，148#支架距聯絡巷5.4 m；②繼續正規循環割煤9刀后，148#支架進入聯絡巷；③繼續正規循環割煤7刀后，148#支架進入實體煤墻0.6 m。

工作面過聯絡巷示意圖如圖5所示。

圖5 工作面過聯絡巷示意Fig.5 The working face passing through the connecting roadway

第3階段：工作面順利通過聯絡巷后，開始調直工作面[8]。

采煤機從機尾割透三角煤并向機頭割煤至84#支架后，返回機尾，再次割透下一循環三角煤并割煤至64#支架，再次返回機頭，割透下一循環三角煤并吃通刀，依次循環直至工作面調直，工作面調直后方可正常采煤。工作面通過聯絡巷后示意圖如圖6所示。

圖6 工作面通過聯絡巷后示意Fig.6 The working face after passing through the connecting roadway

3.4 過聯絡巷單體回撤[9]工序

聯絡巷每一組臨時支護由1根工字鋼和5根單體組成，1#支架進入聯絡巷后，每個正規循環結束，沿著回采方向和推采進度依次回撤靠近工作面的第一排單體，單體回撤后，沿礦工鋼底部進行移架作業，礦工鋼不進行回收，以達到加強支護的目的。

依次循環，使工作面逐步通過聯絡巷，共計16刀循環后，所有單體被回撤完畢，所有礦工鋼被留在支架頂梁上方。

4 安全技術措施及組織管理

4.1 安全技術措施[10]

采煤司機在割煤過程中，必須嚴格控制采高與聯絡巷高度相同。堅持正規循環作業，液壓支架工跟機、帶壓、擦頂拉架。推移刮板輸送機時，嚴禁出現急彎。過聯絡巷期間，每班開工前，跟班隊長必須對工作面及111聯絡巷的安全情況進行全面檢查，確認安全后，方可準許工人進入工作地點。每個作業人員必須經常檢查作業地點附近的圍巖和支護情況，當發現有不安全隱患時，必須立刻向現場領導匯報，消除隱患后，方可繼續作業。工作面過聯絡巷期間，必須在聯絡巷兩端頭設置警戒線并掛警示牌“禁止進入”。檢修維護好工作面三機，確保運行可靠。在過聯絡巷全過程中，所有人員必須聽從班長、跟班隊長指揮，堅守崗位，做好自保、互保和聯保工作，以確保整個作業過程安全順利進行。當采煤機割至聯絡巷時，必須由班長現場跟機指揮，首先降低機頭滾筒高度，然后緩慢抬高滾筒至割完上部煤(防止割聯絡巷內錨索)，采煤機通過該段后，方可正常割煤。拆除“#”型木垛前，必須采用“單體+鉸接頂梁”進行臨時支護，由上而下，依次拆除，整齊碼放在工作面超前支護范圍外，作業過程中如有異常及時撤人。液壓支架前梁壓力突然增大時，為防止支架被壓死，應及時在支架頂梁下方支設單體支柱將支架前梁撐起，防止前梁“低頭”，單體支柱穿柱靴并將防倒鏈懸掛至頂板。工作面工程質量嚴格執行《煤礦安全生產標準化管理體系基本要求及評分方法(試行)》相關要求。

4.2 組織管理[11]

跟班隊長、班長進行現場指揮協調工作，跟班隊長為現場安全負責人，班長為工程質量負責人，驗收員負責每班對工程質量進行驗收。各班組工作人員必須在現場進行交接班，詳細交代本班工程進度及存在問題。班長要將各項工作要合理分工，把責任落實到個人，確保工程質量和施工進度。各工種人員必須持證上崗，嚴禁無證操作。

5 礦壓觀測

工作面過聯絡巷歷時4 d共計12個小班，期間每2 h對工作面支架壓力進行一次統計(每10架一個測點)，同時對超前20 m范圍頂板來壓情況、聯絡巷頂底板位移情況進行統計分析[12]。工作面機頭推進至距離聯絡巷10 m時，工作面超前5 m范圍頂底板移近量約50 mm，聯絡巷端頭及中部頂板壓力逐漸顯現，聯絡巷被拆除巷幫支護的20 m范圍開始出現“鼓包”。工作面機頭距離聯絡巷5 m時，工作面超前10 m范圍頂底板移近量約100 mm，聯絡巷頂板出現較為明顯的下沉，1#～60#支架壓力支撐力明顯增大，聯絡巷被拆除巷幫支護的20 m范圍開始出現垮幫，并隨著工作面的推進愈加明顯，因此決定對聯絡巷剩余幫部支護進行保留，確保煤墻的穩定及職工作業期間的安全。工作面機頭液壓支架開始進入聯絡巷時，頂板壓力顯現明顯，支架前梁受力突增，出現“低頭”，工作面超前10 m范圍頂底板移近量約200 mm，巷內臨時支護的單體支柱鉆底接近150 mm，聯絡巷上端頭“#”字木垛受壓變形嚴重，壓縮量大于200 mm，對該處頂板采取補打“#”字木垛方式進行了補強支護。當工作面約1/2的液壓支架進入聯絡巷時，工作面超前10 m范圍頂底板移近量接近250 mm，聯絡巷內單體支柱鉆底量接近250 mm，頂板下沉量接近100 mm，頂板無明顯破碎現象，聯絡巷未出現明顯片幫。工作面最后1臺液壓支架進入聯絡巷后，支架壓力未出現明顯增加，工作面支架整體工況良好，工作面超前10 m范圍頂底板移近量約250 mm，此后頂底板移近量無明顯增加，煤壁無明顯片幫。

整體來看，對聯絡巷進行“永久補強支護+臨時支護”，并將工作面調斜，斜交通過聯絡巷，同時采用追機、帶壓、擦頂拉架等技術措施后，過聯絡巷期間工作面頂板控制效果較為良好，能夠實現工作面安全過聯絡巷。在今后遇到類似情況時，可首先對聯絡巷端頭采用補打單錨索、打“#”字木垛、“單體+鉸接頂梁”等措施加強支護，保持頂板穩定性，同時不對通道內幫部的玻璃鋼錨桿進行提前回收，以保持煤體的整體性，提高煤體的強度，使煤體能夠有效支撐工作面頂板，有利于工作面頂板安全。

6 結語

(1)綜采工作面通過聯絡巷時，工作面頂板管理難度大，極易發生安全事故，應在巷內原始支護的基礎上，配合補打錨索、錨桿、“單體支柱+礦工鋼”“#”字木垛等方式進行補強支護[13]。

(2)根據綜采工作面實際情況，在距聯絡巷一定距離時，提前調斜工作面，確保工作面推進至聯絡巷時，工作面已完成調斜工作。

(3)通過聯絡巷期間，為盡快通過目標巷道，采用三班作業，使工作面一端先通過聯絡巷，并逐步使其他支架通過，期間必須堅持做到追機、擦頂、帶壓移架，保證支架初撐力不小于24 MPa。

(4)要重點對聯絡巷與順槽交叉口進行補強支護，確保頂板下沉、破碎處在可控范圍內。