近距离煤层采空区下切眼掘进技术

开滦股份有限公司吕家坨矿业分公司 杨树东

近距离煤层采空区下切眼掘进技术

开滦股份有限公司吕家坨矿业分公司 杨树东

5886工作面位于－800八采皮带石门、轨道石门东翼。东以设计切眼为界，西以设计停采线为界，上以设计轨道巷为界，下以设计皮带巷为界。该工作面地面相应位置位于小寨村东南约1.3 km处。地面标高＋34m，工作面标高－714.6～－620 m，上覆7煤层。5876工作面于2009年回采完毕，东为吕林井田边界,倾斜上方5884工作面于2010年回采完毕，其它尚无采掘工程。开滦集团吕家坨矿业公司5886工作面切眼上部顶板为0.3 m左右的伪顶，为炭质泥岩；部分区域煤层合区，上覆为5876工作面采空区破碎煤矸胶结成的假顶，破碎严重，极易发生冒顶事故。本文，笔者以5886切眼掘进以来所遇到的问题，分析近距离煤层采空区的切眼掘进方法。

一、5886切眼地质条件和生产技术条件

1.煤层赋存情况。8煤层为稳定中厚煤层，煤厚2.1 ～ 2.6 m，平均煤厚2.3 m，煤层呈黑色，以光亮型为主，主要为层状、块状或粉末状，中软或软，煤层中下部局部夹小于0.05 m泥岩夹石一层。全工作面煤层倾角为21° ～ 30°，平均倾角为25°。该区域自西向东7–8煤层间距逐渐减小，间距由4.7 m减至0.3 m，切眼处煤层间距为0.3 m，部分区域合区，平均间距3.7 m，切眼方向煤层倾角为24°。8–9煤层平均间距为13.2 m。

2.生产技术条件。5886切眼设计长度120 m，切眼断面为6.9 m（宽）×2.4 m（高）。切眼掘进采用先掘小断面，待贯通后再扩宽的方式进行施工。小断面掘进采用25U10.4 m²金属拱型支架支护，巷道断面为4.5 m（宽）×2.6 m（高），棚距800 mm，顶部铺设8 m×0.8 m塑编网，并用小木板插背。切眼贯通后，再向回采侧扩宽2.2 m，达到6.9 m，扩面侧高度为2.4 m。切眼扩面时采用板棚配合单体柱支护，梁选用3.8 m长、断面为160 mm×180 mm的方子木，柱选用DZ–3.15 m的单体液压支柱，棚距800 mm，顶部铺设4.0 m×1.0 m的菱形金属网，并用小木板插背。回采侧采用帮网和帮锚杆护帮，帮锚杆均选用Φ20 mm×2 000 mm的玻璃钢树脂锚杆，帮网使用规格为8 m×0.8 m的塑编网，帮锚杆与板棚子布置在同一个断面上，帮锚杆使用两卷Z2333型树脂药卷锚固。锚杆垂直煤壁，间距（800±50）mm，排距（800±50）mm。

二、切眼掘进施工工艺

1.小切眼掘进施工工艺。由于5886切眼坡度为24°，而掘进机的爬坡能力仅为±18°，因此，5886小切眼掘进采用炮掘方式，采用架棚支护。由于切眼处7、8煤层间距0.3 m，为预防冒顶和采空区塌通，在掘进时，留设1.5 m厚的顶煤，形成煤岩层复合顶板，加强顶板厚度。

另外，由于切眼施工过程中巷道坡度为24°，为防止施工时迎头煤矸滚落伤人，采用每隔7 m在巷道中部用直径不小于140 mm的圆木或同等规格的方子木打一颗中柱，并用10号铅丝将规格为8 000 mm×800 mm的塑编网将中柱联上将溜子侧与行人侧隔离开。其中，中柱距迎头的距离不得大于15 m。另外，为防止工作人员上下礃时滑倒，切眼施工过程中在切眼中部设手绳，手绳用14号或以上规格的铅丝同中柱拴牢并及时向前倒。

2.切眼扩面掘进施工工艺。切眼扩面采用由上往下的顺序掘进，扩面开口位置为切眼上口和切眼中部，两头扩面。扩面处支护方式为板棚子配合单体柱支护。扩面时，垂直切眼方向掘进，采用长2.5 m、断面为160×180 mm的方子木顺切眼方向支护，向回采侧扩宽2.2 m后，在2.5 m方子木下垂直切眼方向托3.8 m大板，再顺切眼方向依次掘进，回采侧采用帮网和帮锚杆护帮。

三、掘进过程中的顶板控制

5886切眼顶板岩层仅厚0.3 m，为加强顶板控制，掘进作业时留设1.5 m的顶煤，其本身压力对巷道不会产生太大影响,对巷道产生破坏作用的主要是其上部采空区的动压，它破坏巷道顶板的稳定岩层，使顶板的稳定岩层发生断裂、破碎、漏空。因此，顶板压力控制的关键是维持顶部岩层的稳定，尽量使巷道顶部煤岩层保持一个整体，减少掘进作业中的扰动，从而使其在巷道顶部形成煤岩层复合顶板，让来自上部采空区的巨大动压作用在巷道顶部岩层上，但又不产生局部破坏。来压时，使巷道顶板保持整体下沉，矿压控制就相对容易多了。另外，在巷道顶部铺设顶网是近距离煤层巷道掘进中矿压控制的首选方法。采用金属菱形网或塑编网能为顶板提供一种有效的托护，网的张力能很好地把因压力而发生断裂、破碎的岩层牢牢网住，防止顶板漏空。

1.小切眼掘进过程中的顶板控制。小切眼掘进过程中，可采用多动手，并以响小炮、挖柱窝、留中心剁的方法掘进，以减少炮掘时对顶板的扰动。另外，为防止顶板不稳定并更好地控制顶板，掘进时可采用超前支护的形式。采用超前打管缝锚杆的方法，可有效加强空顶时的顶板支护，在实践中也取得了较好的支护效果。

2.切眼扩面时的顶板控制。切眼扩面时也是采用多动手，并以响小炮、挖柱窝、留中心剁的方法掘进，以减少放炮时对顶板的扰动。为更好地控制顶板，掘进时可采用超前支护配合注浆加固的方法加固顶板，加固材料为北京瑞米1号A，B组，按体积比1∶1配比使用，注浆孔间距为3.0 m，注浆孔垂直于切眼方向，与水平面呈60°夹角，向回采侧巷帮的斜上方打入，眼深2.0 m。

实践证明，应用注浆加固技术可以改善胶结假顶内部的松散结构以及受力状态，能提高假顶内部的黏聚力及其整体性和稳定性。

注浆加固技术的关键是采用了瑞米有机化学加固材料，该材料具有很强的渗透性，其浆液反应后的高膨胀性和高黏结力，使破碎煤岩体的胶结更加坚实牢固。

打管缝锚杆超前支护的方法有效地加强了空顶时的顶板支护，为掘进作业提供了有力的安全保障。

3.巷道侧压控制方法。为了防止巷道两侧煤体鼓出、变形或产生裂隙、松散垮落，支护上，回采侧巷帮可使用塑编网配合帮锚杆护帮，老塘侧采用可伸缩性拱形支架配合塑编网护帮的方案。

四、结论

通过5886工作面切眼的顺利掘进，工作组进一步总结出了一套完整的近距离煤层采空区下巷道掘进技术，为5886工作面的煤炭的顺利开采奠定了基础，同时也为吕家坨矿业公司近距离煤层开采提供一套了可靠的掘进安全保障系统。实践表明，多种支护形式、多样化顶板控制方法的交叉联合使用也有了有力的实践基础，在取得良好的掘进支护效果的同时，也必将产生巨大的经济和社会效益，具有广阔的推广和应用前景。