厚煤層綜采工作面過平行聯絡巷工藝研究

韓蕾蕾

（山西煤炭運銷集團首陽煤業有限公司，山西 晉城 048400）

隨著礦井生產的不斷發展，井下巷“縱橫交錯”，在開采中，工作面會出現一些貫通工作面的巷道（例如聯絡巷和措施巷），而在后期的回采期間，面對這些貫通工作面的巷道，沒有進行工作面遷移，而是直接通過這些巷道進行開采。為確保巷道施工的安全和高效，必須制訂出一套完整的支護方案，以便對已廢棄的巷道支護進行技術指導。

受臨近原小煤礦采掘影響，在15102工作面順槽掘進期間，發現于工作面中部實質上形成一條聯絡巷，跨越整個工作面，為做好該聯絡巷補強支護及回采工作準備，提高采煤的回采效果，降低安全風險，需對頂板管控技術進行研究[1]。

1 工作面概況

1.1 工作面基本情況

該礦區的工作面長度為150m，開采高度為4.3m，累計采用148 液壓支柱保障工作面的安全。其中，ZZ9000/25/52D 型液壓支架82 個，ZZG9500/25/52D 型液壓支架6個，1個ZZT10000/26/42D端頭支架（機頭），采用相匹配的SGZ764/264型刮板輸送機，MG400/950-WDK 型雙滾筒采煤機。在運輸順槽中設置了DSJ1000/2×110型膠帶運輸機，在煤幫部兩側分別鋪設了供排水管道、供電電纜和信號電纜。

1.2 聯絡巷支護情況及頂底板巖性

聯絡巷的長度為150m，該巷沿頂板掘進，原斷面為3600mm×2500mm（高×寬）的矩形巷道，采用錨桿+錨索梁+鋼筋網支護方式。采用“五—五”“矩形布置”的方式，螺紋的錨桿直徑20mm×2200mm，間距800mm×800mm。在錨桿梁支護中，錨桿長度為3000mm，排距為2400mm；纜繩分為?178mm×8300mm 和?21mm×8mm×10300mm，兩種不同的纜繩交叉支撐，一梁三鎖，間隔1100mm。

兩組支護法采用“錨索+塑料網格+鋼索”組合支撐。錨固結構為“三—三”長方形排列，使用直徑為1850mm的玻璃鋼錨桿，間距為800mm×1000mm。塑料網格尺寸為2000mm×5400mm，鋼制的梯形梁是由直徑為12mm 的圓形鋼板焊接而來，規格為80mm×1900mm。圖1為錨桿布置構造圖。

圖1 聯絡巷永久支護布置（單位：mm）

工作面頂底板巖性情況見表1。

表1 工作面頂底板情況

2 過聯絡巷技術方案

針對聯絡巷的特點，提出了“單立柱+礦工鋼”的組合支護方案。在聯絡巷和運輸順槽、回順交叉處分別設置一套“#”型木垛，以增強支護結構；在工作面兩側順槽50m 處，采用雙排單、鉸鏈式頂梁進行支護[2]。在聯絡巷15m的工作面上，從工作面向下推進，在距離聯絡巷0.6m 的地方，采用正刀法推進，斜向穿過聯絡巷；在經過聯絡巷時，聯絡巷內的單根支柱逐漸被拆除，礦工鋼被壓在了液壓支架的頂部，所以不需要再進行恢復。聯絡巷在運輸順槽附近20m處（在工作面調斜后，首先穿過聯絡巷）附近的幫部，以避免鋼筋梯子梁被卷筒卷入而造成機械故障，之后根據聯絡巷的壓力和片幫情況，確定是否要拆除其余部分。

3 過聯絡巷施工步驟

3.1 對聯絡巷進行臨時支護

巷道在拆除了管線、完成底板平整工作后，需要進行加固和支護。該工程應用DW-2.8型礦用11號礦用鋼作補強支護。鋼筋長3400mm，在每個鋼筋混凝土下支撐5個獨立支撐，支撐間隔750mm，排間隔1000mm，單體支柱穿柱靴，并設有防倒鏈條[3]。聯絡巷的施工剖面見圖2，聯絡巷的頂視圖見圖3。

圖2 工作面聯絡巷支護斷面（單位：mm）

圖3 工作面聯絡巷支護俯視（單位：mm）

3.2 對兩順槽超前段及三角區進行臨時支護

在回采到距聯絡巷50m 的時候，在聯絡巷和運輸順槽、回風順槽的交匯處分別設置一套“#”型木，超前支護方式為雙排式單層組合式的組合式頂梁，其支護長度不宜少于50m。

3.3 工作面通過聯絡巷步驟

第1 階段：掘進到聯絡巷15m 時，對工作面進行調斜處理，將聯絡巷附近20m以內的支護全部拆除，并視壓力的變化決定是否完全拆除其它位置支護[4]。

采用分段切割法對采場進行調整。調整的過程是：從前部切下三角形的煤炭，沿尾部方向切到36#的支架位置，然后回到機頭，再將三角煤切到60#支架，然后又回到機頭，再切下三角形的煤炭，然后又回到機頭，繼續切三角煤直至割透，這是一個完整周期；每個周期機頭切割3 次，前進2.4m，尾部切割1 次，前進0.8m；當工作面機頭與機尾之間距離為9.6m（6個周期）時，工作面調斜完成，這時，尾部與工作臺間隔10.2m，機頭與工作臺間隔0.8m。圖4顯示了工作面的傾斜調整原理。

圖4 工作面調斜示意

第2 階段:調斜工作結束，工作面機頭距聯絡巷0.8m，開始平行推進。

工作面平推采一刀煤后揭露運輸聯絡巷，進行了聯絡巷的施工，采用常規的循環法，整個施工過程分成3 個階段，總計17 次切割。①常規周期切6 次后，1#支撐在實際煤壁0.8m 內，89#支架與聯絡巷之間的距離為5.4m；②常規周期切7 次后，89#支架鉆進聯絡巷；③常規周期切4 次后，89#煤柱支架在實體煤墻0.2m 處。

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

第3 階段：在工作面順利通過聯絡巷后，進行工作面的調直。

采煤機從尾部切下三角煤，沿機頭方向切到50#支架，回到機尾，切穿下一圈的三角煤，切到38#支架，再回到機頭，切穿下一圈的三角形煤，然后吃通刀，如此循環，直到工作面調直為止，在工作面調直后，可以進行正常的開采。圖6為工作面經過聯絡巷后的示意圖。

圖6 工作面通過聯絡巷后示意

3.4 過聯絡巷單體回撤工序

聯絡巷各段臨時支護采用1 根工字形、5 根單體柱，1#支架在進入聯絡巷后，代表完成一次正常周期，按開采的順序將相鄰于工作面的一列單行單元撤回。在采煤機上，采用了沿著礦工鋼下部移動支架，不對礦工鋼材進行回采的措施，從而實現了加固支護[5]。

按順序循環，使工作面逐漸穿過聯絡巷，待全部單體全部撤回，所有的礦工鋼都放在了支撐的橫梁之上。

4 安全技術措施及組織管理

4.1 安全技術措施

采煤時，采煤者應對采場的采高和聯絡巷的高度保持一致。堅持正常運轉，液壓支架工跟機，帶壓，擦頂拉架。在推進刮板輸送機時，禁止發生急轉彎。在通過聯絡巷的過程中，每個班組在開始作業之前，都要由跟班隊長對工作面和聯絡巷進行全面的安全檢查，確保安全，才允許員工在工作場所作業。各操作人員應定期對施工場地周圍的圍巖、支護進行定期巡查，一旦發現不安全隱患，應立即上報上級，排除隱患后，方能進行施工。在工作面穿越聯絡巷時，應在聯絡巷的兩端各設立一道隔離帶，并設置“禁止進入”的警示牌。做好工作面工程機械維修保養工作，保證其正常運轉。在過聯絡巷的全過程中，全體工作人員必須聽從班長和跟班隊長的指示，各司其職，做到自保、互保、聯保，保證施工的安全、平穩。在采煤機進入聯絡巷時，應由班長在現場指導，先把機頭的滾筒放低，再將滾筒慢慢抬起，直至切出上煤層（避免在聯絡巷中有錨繩），采煤機經過該段后，才能進行正常的切割。在拆除“#”形堆垛之前，應采取“單體+鉸鏈式頂梁”的臨時支護，從上到下逐個拆除，并將其整齊地堆放在工作面的超前支護范圍之外。在工作期間，如果出現任何異常情況，應立即撤離。當液壓支架的前梁壓力突然增加時，為了避免支架被壓死，必須在支架的頂部橫梁下面支起一個單體支撐，以避免前梁“低頭”。按照《煤礦安全生產標準化管理體系基本要求及評分方法(試行)》的有關規定，對工作面工程質量進行了全面的規范管理[6]。

4.2 組織管理

現場由跟班隊長和班長負責現場工作的統籌，跟班隊長是現場的安全責任人，班長是項目的質量負責人，驗收員對負責每個班次質量檢驗。所有交接工作必須在施工現場完成，并明確項目進度和存在的問題。班長要對所有的工作進行科學的分配，明確每個人的職責，保證項目的質量和時間。所有工作崗位的施工人員都要有相應的證書，嚴禁無證操作。

5 礦壓觀測

在聯絡巷施工4d 內，累計共12 個班組，在此過程中，每隔2h 對工作臺的支撐壓進行一次檢測（每10 架設置一個檢測點），并對20m以上的頂板來壓和聯絡巷的頂板變形情況進行了統計和分析。

在回采到聯絡巷10m 處，在頂底板5m 以上處，深部出現近50mm的移近量，聯絡巷的末端和中段的壓力逐漸顯現出來，聯絡巷20m 處的“鼓包”開始出現。在工作面距聯絡巷5m 處，頂底板位移約100mm，聯絡巷頂板沉降比較明顯，1#~36#支撐支撐力顯著增加，聯絡巷20m范圍內出現了塌方，隨著工作面的深入，聯絡巷的其余支護也隨之發生了變化,必須強化對剩余巷幫的支護強度，保證煤礦井壁的穩定性和工人在生產過程中的安全。

當液壓支架進入聯絡巷時，頂板的壓力顯現，體現為支架前梁的受力突然增大，產生“低頭”現象，工作面迎頭10m范圍內，頂板位移200mm左右，巷道中臨時支護的單根支柱鉆深達150mm，聯絡巷上部“#”字形木垛受壓變形較大，壓縮超過200mm，采用“#”字形堆垛法對頂板進行加固。工作面1/2 左右的液壓支架進入聯絡巷后，在工作面迎頭10m 處，頂、底板的位移近250mm，聯絡巷內的單根支撐鉆深近250mm，頂板下沉近100mm，頂板沒有明顯的破裂，聯絡巷也沒有顯著的片幫。在此之后，上、下煤層的位移沒有顯著的增大，且沒有顯著的板幫。

總體上，采用“永久性加固+臨時支護”的聯絡巷支護方案，調整巷道的坡度，使其在聯絡巷中斜向交叉，采用追機、帶壓、擦頂拉架等技術手段，在聯絡巷施工中取得了較好的頂板控制效果，可以使工作面順利通過聯絡巷。在以后出現此類問題時，可以采取聯絡巷末端補打單錨索、打“#”形木垛、“單體+鉸鏈式頂梁”等方法來加固頂板，保證頂板的穩定，不預先收回巷道內幫部的玻璃纖維錨索，保證了巷道整體的完整性，通過增加煤層的強度，可以保證采場頂板的穩定，進一步提升工作面的安全系數[7]。

6 結語

（1）綜采工作面穿越聯絡巷時，頂板管理困難，存在著一定的安全隱患，必須以巷道原有的支護為依據；采用“單體支柱+礦工鋼”“#”形木垛、補強錨桿支護。

（2）針對綜采工作面的實際，當施工到距聯絡巷的位置較近時，進行工作面調斜處理，確保工作面的調斜工作在推進至聯絡巷時剛好完成。

（3）在穿越聯絡巷的過程中，為了能在最短的時間內順利通過目標巷道，采取了三班作業的方式，即使工作面的一端先行穿過聯絡巷；并逐步將其它支架通過，其間必須做到追機、擦頂、帶壓移架，確保支架初使承載能力不低于24MPa。

（4）強化聯絡巷和順槽交叉口的支護強度，保證頂板下沉和破碎處于可控的狀態。