综采工作面过空巷的技术研究

郭佰壮

（神华亿利能源有限责任公司黄玉川煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017200）

综采工作面过空巷的技术研究

郭佰壮

（神华亿利能源有限责任公司黄玉川煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017200）

以霍洛湾煤矿综采工作面顺利通过5条空巷为例，归纳总结了东胜煤田半隐伏式井田综采工作面成功通过高于采高的空巷一些经验，分析出综采工作面过空巷时推进速度普遍较低的主要原因，研究提出空巷采用无腿棚配合单体液压支柱支护，无腿棚上架设木垛接顶并充填罗克休的施工工艺，优化劳动组织、完善安全技术措施，使综采工作面安全、顺利、快速的通过空巷得到了保障。

综采工作面；通过空巷；无腿棚、罗克休；优化劳动组合

霍洛湾煤矿是一个大型现代化矿井，以开采中厚煤层为主，2007年霍洛湾煤矿进行了改扩建改造，因其2007年以前为房柱式炮采，在布置22101首个综采工作面时，面内所辖5条既有巷道（为原设计房柱式炮采准备巷道）成为废弃的空巷，综采工作面能否顺利通过空巷，成为该矿生产中的一个重要环节，这决定着在改扩建完成后，该矿能否顺利达产起着关键性作用。因此，综采工作面如何安全、顺利、快速的通过空巷，是亟待解决的问题。

1 概况

1.1 矿井概况

霍洛湾井田位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗东南，霍洛湾煤矿原属伊金霍洛旗，是地方国营煤矿，1992年5月开始建设，1997年由神华集团接受并继续建设，生产能力为2.0 Mt/a，现经改扩建后，生产能力为3.0 Mt/a，井田内相对高差在100 m左右，瓦斯等级为低瓦斯矿井，2－2、3－1为主采煤层，采煤方式为综采。

1.2 工作面概况

22101工作面是霍洛湾煤矿技改后的首个综采工作面，22101工作面长249 m，布置长度1 510 m，推进长度1 403 m，煤层倾角10°～30°。煤层厚度2.3 m～2.6 m，容重 1.28 t/m3，储量 116 万 t，设计采高2.4 m，地面标高1 181.4 m～1 277.9 m，煤层底板标高1 075 m～1 100.35 m，可采储量110万t，本工作面回采率为95%。可采期6.5个月。

1.3 空巷描述

22101综采工作面内空巷共计5条，与切眼平行巷道的长度由工作面向回采方向依次为：1号75.7 m，2号115.3 m，3号52.8 m，与切眼近似垂直的巷道长度为4号356.6m，与切眼垂直的巷道长度为5号20m。工作面空巷布置示意图，见图1。

图1 工作面空巷布置示意图 /m

各空巷平均宽度在6.5 m，高度在4 m，比工作面采高高出1.6mm左右，巷道顶部还有为房柱式炮采留的1.2m左右厚的护顶煤。

2 过空巷前准备

2.1 优化组织

2.1.1 矿成立专项过空巷小组

（1） 指挥领导组

职责：对整个空巷支护施工及贯通推进工作统一指挥、协调，调度室每2 h对井下施工情况进行一次统计，及时将存在的问题向指挥领导小组汇报。

（2）安全质量监督组

职责：负责空巷支护施工及过空巷期间的安全、质量监督检查。

（3）施工技术组

职责：为空巷支护施工及空巷贯通推进提供技术指导和支持。

（4）设备检查维护组

职责：在工作面贯通空巷临近时，老顶最后一次周期来压之前，检修好工作面及运输系统所有设备，保证设备正常运行。

（5）现场指挥组

职责：负责空巷支护施工及贯通空巷的现场管理。

（6）材料供应保障组

职责：为空巷支护施工及空巷贯通做好物料供应及后勤保障。

2.2 合理安排工作流程

空巷顶板加强支护（用11号工字钢制作间距0.8 m无腿棚，上铺设铅丝网，上铺设30 mm厚木板，上铺设风筒布，上木垛绞架接顶，充填密封1号）→液压单体柱支护→工作面机电设备点检与维护（保证各设备在通过期间运行正常）→工作面推进（严格掌握推进速度、采高、调斜等）→贯通前40 m依据顶板周期来压情况调整推进速度→贯通前15 m调整采高→贯通→支架前伸缩梁前探挑梁→清理浮煤→过空巷→正常回采。

2.3 空巷支护

2.3.1 空巷支护方法

2.3.1.1 1、2、3 号空巷支护

1）钢梁上架设木垛进行接顶

在无腿棚钢梁上铺10号金属网片，金属网片上铺3 cm厚松木板，松木板上铺风筒布，在铺好风筒布的无腿棚钢梁上打木垛；架设木垛前，由风筒布向下穿钉子，确定木垛十字交叉点必须在钢梁上，由钉子位置在钢梁上喷白漆，确定单体液压支柱的支撑位置。

2）制造人工假顶

将钢梁以上至顶板区域用充填料进行充填，充填材料采用瑞米充填/密封I号（Carbofill），发泡率20倍以上，强度不低于0.25 MPa；初凝时间90 s；终凝时间为10 min；阻燃。保证综采设备在通过此区域时，人工假顶起到支撑作用。空巷高度为4 m，棚架高度2.4m，密封Ⅰ号充填高度约1.6m。在充填之前进行梁端打两个支柱，以满足充填压力，保证托架不被压脱钩。充填时，用两台气动泵由巷道两头向巷道当中进行充填。预备一袋棉纱，有缝隙时及时封堵。

注浆孔布置采取五花眼布置方式，与巷道平行和垂直方向相邻两眼间距均为3 m，加大充填密度，以保证充填效果。1号空巷长75.6 m，共73个孔；2号空巷长115.3 m，共119个孔；3号空巷长52.8 m，共55个孔。孔间距及每孔注浆量根据现场情况可适当调整，以注满接顶为准。注浆孔布置图，见图2。

图2 注浆孔五花眼布置图

3）钢梁下液压单体进行支护

单体支柱1梁8柱，严格按照施工图支设；支柱必须支在木垛十字交叉点上；超高点必须加设铁鞋；支柱初撑力必须达到15 MPa；单体与钢梁之间必须设立单独的防倒绳；支柱三用阀卸液口必须统一朝向煤壁侧；钢梁下单体分次分段注液，使同一根钢梁下单体均能达到初撑力要求。1、2、3空巷支护断面图，见图3。

图3 1、2、3空巷支护断面图

2.3.1.2 4、5号空巷支护

将4号、5号巷道原有木垛拆除，在巷道顶板上注锚索补强支护，锚索三花布置，间排距2 m；在原有无腿棚钢梁下，架设矿用12号工字钢支架预挑的纵钢梁，纵钢梁与无腿棚之间用φ16 mm圆钢U型卡固定，在纵钢梁下打单体，单体支撑位置必须对准木垛十字交叉点，一梁六柱；支柱初撑力必须达到15MPa以上。4、5号空巷支护断面图，见图4。

图4 4、5号空巷支护断面图

2.4 过空巷前技术工作准备

1）根据井上、下对照图，各空巷地面标高1194.6 m～1228.6m之间，空巷顶板标高为1091.755m，空巷垂深在120 m左右；2－2煤层顶板伪顶为砂质泥岩、泥岩，易冒落，直接顶、老顶为粉砂岩、细砂岩，底板为砂质泥岩、细砂岩。过空巷期间，顶板能随着工作面推进而自然垮落，采煤工作面煤壁前方形成的支承压力随着工作面的推进而不断向前移动，前支承压力峰值的位置可深入工作面煤体内2 m～10 m，即工作面推进距空巷此范围内片帮最为严重，距空巷此段距离时，回采特别注意安全；根据综采工作面顶板压力动态观测表推断，工作面前35架和后35架周期来压步距在16 m，且周期来压不很明显；工作面中段周期来压步距在12 m，周期来压剧烈；距空巷20m时，及时调整推进速度，如果割到距空巷4 m时，不来压，必须停止推进，等周期来压过后方可正常推进。当工作面推进到距空巷20m时，地测站应在回风顺槽正帮上每隔5m做一个空巷钢梁顶、底板水平标高标志。每班对回顺、运顺的推进距离进行测量，及时掌握和调整工作面的推进度；跟班队长和技术人员随时掌握工作面顶板、底板与对应的空巷顶板、底板高低情况，根据空巷实测剖面图，确保过空巷工作面顶、底板与空巷钢梁顶、底板相平。

2）控制采高。当工作面推进到距空巷20m处，开始调整采高，采高范围调到2.4 m～2.6 m，确保与空巷贯通时，现有工作面顶、底板标高与空巷钢梁、底板标高一致。这时，综采队技术人员应根据采煤机滚筒直径φ1 800 mm，给空巷靠近贯通侧的单体上用反光安全带作以距底板1 800 mm的标记，以便贯通期间煤机司机掌握工作面和空巷底板标高情况，及时进行调整工作面。

2.5 施工要求

2.5.1 过空巷前工作面工程质量要求

过空巷前必须将工作面及两端头区域的浮煤、浮矸及杂物彻底清理干净，保证煤质。根据工作面两头推进距离，及时调整工作面两头的推进距离，保证过空巷期间运输机不上下窜动。在刮板运顺机窜动允许的情况下，将工作面适当调斜，使机头超前机尾，以减少工作面同时揭露平行空巷的范围，避免工作面冒顶、切顶的危险。

2.5.2 过空巷前工作面机电设备的要求

在过空巷前对所有工作面设备及皮带系统设备进行一次全面的检查，发现问题及时处理，严禁设备带病运行；工作面所有设备必须提前检修到位，电器设备及电缆完好，保护灵敏可靠，保证过空巷时无带病设备；综采队提前做好所有设备的备品、备件计划，并储备到位；过空巷前三天所有设备厂家服务人员必须驻矿，随时解决过空巷期间的设备存在问题。

3 空巷贯通及推进

3.1 4号、5号空巷推进

工作面在4号、5号空巷推进时，煤机司机每割一刀，支架工要把空巷段支架超前移架，及时挑住钢梁，煤机司机进入空巷观察空巷顶底板与工作面顶底板的相对位置，使工作面底板与空巷底板持平；在空巷回撤单体人员，应及时把铁柱靴一并回撤，把由于移架造成的歪斜的单体重新扶正；空巷与工作面交叉地段，顶板压力较大，移架后确保每架达到初撑力要求，并及时把前梁打出；煤机过空巷段时，适当放慢煤机速度，并适当控制采高，防止空巷交叉口处的出现台阶现象。

3.2 1号、2号、3号空巷推进

1号，2号，3号空巷推进距离空巷20 m时，逐渐调整采高，直到与空巷钢梁及底板高度一致。在与空巷中的调车硐室贯通后，煤机司机必须对照空巷剖面图，在空巷实地查看顶底板起伏变化情况、高度及调车硐室的基本情况，及时调整工作面的高度及起伏变化，确保贯通质量。工作面与空巷贯通时，采煤机的运行速度控制在2 m/min左右,防止滚筒误割钢梁、单体支柱。过空巷时，支架与钢梁接顶压力必须保证推动溜子。过空巷期间，每班额外配备2名支架工对空巷段进行追机拉架，及时挑住钢梁；工作面与空巷贯通后，当溜槽推至单体处时，采取每正常推进一刀机头少割一次三角煤，让支架尽可能多的挑住钢梁，在减少控顶距的同时，便于一次能更多地回撤单体；工作面与空巷贯通后，现场具备挑梁条件的先挑梁，不具备挑梁条件的，先将浮煤彻底清理干净，然后挑梁。使液压支架前移与空巷提前架好的钢梁搭接，搭接长度不小于400 mm，对于个别搭接不上的工字钢可借助木垫板配合φ200 mm、长1.75 m的半圆木，用液压支架将钢梁挑住，将液压支架升紧，达到设计值为25.2 MPa的初撑力。工作面贯通空巷后，待煤机从机尾向机头方向并通过贯通段，顶板压力稳定后，回撤单体人员方准进入空巷回撤单体过空巷期间，必须保证工作面中部至机尾的溜子及顶底平直。割煤时煤机司机与支架工密切配合，采用超前拉架即支架不得滞后煤机前滚筒3架，防止工作面出现漏矸现象。先挑梁后推溜，以小段推溜为主，每次推溜长度不得超过10架，以免推倒单体。

4 小结

国内同行业内综采工作面过空巷不是先例，但过如此复杂的空巷还是鲜见，这次能顺利的通过空巷，与精心的组织、安全技术的编制和选择合理的支护形式是分不开的。通过制定和运用上述一系列管理、技术和安全措施，霍洛湾煤矿综采队安全、顺利的通过了22101工作面内的5条空巷，达到了预期的经济和技术效果。

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[2]张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003.

[3]国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

Abstract:Taking the example of successfully passing 5 abandoned roadways of fully-mechanized mining face in Huoluowan mine,the paper summarizes some experiences in semi-concealed field of Dongsheng mine,analyzes the main reasons of low driving-speed of passing,proposes the combined supporting method (legless support and single hydraulic support)in the abandoned roadway and the technique of wood cribs to the top of the legless support and Rocksil filling,optimizes labor organization,perfects the safety measurements,and guarantees safe and fast passing abandoned roadways.

Key words:fully-mechanized mining face;passing abandoned roadway;legless support;Rocksil;optimize labor organization

编辑：徐树文

Study on Passing Abandoned Roadway in Fully-mechanized Mining Face

GUO Bai-zhuang

(Huangyuchuan Mine,Shenhua Yili Energy Group,Ordos Inner Mongolia 017200,China)

TD353

A

1672-5050（2010）09-0052-04

2010-06-30

郭佰壮（1979—），男，黑龙江齐齐哈尔人，本科，助理工程师，现从事采矿生产技术管理工作。