大埋深综放工作面穿层过老巷技术的研究与应用

严学

摘要：采煤工作面布置受地质条件限制，当煤层在某一区段范围内出现分层现象，而主采煤层与回采巷道又不处于同一层位，且两层煤的层间距较近，这时就要考虑支护与顶底板的关系，文章主要阐述了工作面从煤层下分层穿层过层间距小于6.0m老巷的方法。

Abstract： Coal mining working face layout is restricted by geological conditions. When the coal seam is stratified in a certain section， and the main coal seam and stoping roadway are not in the same horizon， and two layers of coal layer spacing is close， we need to consider the relationship between supporting and the roof and floor. The article mainly expounds the method of working face penetrating old roadways with layer spacing less than 6.0m under the coal seam.

关键词：综放工作面;穿层;充填;过老巷

Key words： fully mechanized caving face;penetrating layer;filling;penetrating old roadways

中图分类号：TD327.2                                    文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2019）21-0154-02

1  工作面基本概况

田陈煤矿北七采区的3下7108综放工作面煤层赋存稳定，煤层自燃发火期66天，煤厚6.0～8.9/7.0m，煤层局部含一层0～0.5/0.3m泥岩夹矸，受右侧较大断层影响，煤层局部破碎，节理裂隙较发育，F7-24断层把工作面分为里外两个块段，初步设计将该工作面作为里外两块段进行回采。原工作面运输巷外段沿巷道顶板掘进施工，里段沿巷道底板施工，巷道施工结束进行里段回采时发现里外段运输巷煤层厚度相差较大，为此，再次进行了细致的地质勘探，在外段运输巷通过向底板打探孔等多种手段收集资料进行分析，该工作面外段煤层靠近运输巷侧有一层稳定的泥岩夹矸，运输巷处夹矸厚度平均5.0m，将3下煤分为两层煤，上分层平均厚度3.0m，下分层平均厚度4.0m，经过回采方案优化设计，改用3下7110运输巷进行回采下分层，废弃原3下7108运输巷，工作面需要穿层过位于上分层的3下7108运输巷。

2  穿层开采的方案优化和施工工艺

2.1 穿层过老巷开采存在的技术难题

工作面进行穿层开采时液压支架将会逐渐进入3下7108运输巷下层，巷道底板将成为工作面顶板。工作面穿层过老巷支架在原运输巷底板内，在层间距小的地方支架升架时将会对原巷道下的顶板造成破坏，支架达不到初撑力要求，无法有效支撑顶板，同时面前顶板完整性遭到破坏，易造成掉顶、漏顶等顶板事故。顶板安全管理隐患大，直接威胁到工作面安全生产。为确保穿层开采安全老巷处顶板管理问题急需解决。

原设计3下7110运输巷施工过程中受断层影响在巷道中段位置打有一条断层探巷，该巷道改用为3下7108运输巷后随3下7108综放工作面推采进行，施工道将与采空区沟通，沟通后经地质分析水害威胁有限，但防灭火压力较大，综放工作面采空区残留煤相较于综采面多，可能发生残留煤自燃发火，后期的防灭火工作需要重点控制。

2.2 方案的选择

顶板管理要抓住主要矛盾，只有保持顶板完整性，支架升架时才能够达到初撑力要求，减少对顶板的破坏，抑制片帮、掉顶、漏顶等事故的发生，因此，设计选择对原3下7108运输巷进行部分充填，改变顶板受力状态，保证其完整性，提高安全性。

防灭火工作重点控制气体向采空区漏风，设计在施工道靠近3下7108采空区侧进行密闭充填，要求充填体能够在采空区上覆岩层运动影响下依然能够保持稳固起到密闭作用，保证3下7110风流不窜入3下7108采空区。

2.3 具体方案设计

充填区域为巷道与下分层煤层建夹矸厚度在0～4.0m范围内的巷道，共计五个充填区域，充填长度达370m。

①7108里运（1）（充填区域1）：充填长度125m，巷道平均断面为宽*高=4m*3.5m;

②7108外切眼（充填区域2）：充填长度110m，巷道平均断面为宽*高=3.4m*3m;

③7108里运（2）（充填区域3）：充填长度30m，巷道平均断面为宽*高=4m*3.5m;

④7110探巷（充填区域4）：充填长度30m，巷道平均断面为宽*高=4m*3.5m;5、7110里运（充填区域5）：充填长度40m，巷道平均断面为宽*高=4m*3.5m。

对无密闭性要求的巷道受工期要求全部采用价格相对较低并且易于操作的木垛充填，充填长度330m，对密闭性要求高的第五充填区域首先建两道密闭墙，再采用密封性好强度较高的高水材料进行全巷道密闭充填，充填长度40m，解决3下7110掘进及回采期间向3下7108采空区漏风造成遗留煤自燃问题。

2.4 方案的实施

方案实施共分为如下几步：

①调配巷道充填力量，充填工作投入人力60人，工作组织分三班进行;

②对充填区域巷道进行底板平整，保证木垛受力均匀;

③两层煤分层结合位置采用单体支柱配合木料装顶进行维护，根据层位及巷道角度、夹矸层厚度变化情况，确定装顶维护距离，棚与棚间距1.0m，单体支柱支护高度逐渐降低，装顶厚度逐渐增加，直至装顶高度达到全巷道高度，形成一个三角型装顶区域;

④剩余充填位置采用采用坑木搭建成“井”字型木垛的方式进行充填，木垛间距为0.6m，两木垛之间采用同规格的木料上下各穿两根，连续铰接搭木垛;木垛底部四层用长板梁，距两帮距离不超过0.3m，其余部分用2.4m*0.16米的板梁。板梁从加工及现场使用分析采用以下三种规格：长*宽*厚=2.4m*0.16m*0.16m，3.6m*0.16m*0.16m，3m*0.16m*0.16m。

⑤每搭建完一个木垛对木垛进行整体性淋水，充分湿润木料，减轻防灭火压力，并预留管路，工作面进入下分层推采后逐渐向充填区域注水，防止在煤层自燃发火期后煤层可能自燃引起木垛连锁着火。

⑥3下7110施工道建立密闭墙，密闭墙稳定后同济南厂家合作进行巷道高水充填，充填长度40m。

2.5 穿层开采工艺的管理关键

①作业人员必须熟悉本措施及《3下7108工作面作业规程》，严格按照《煤矿安全技术操作规程》中有关规定执行，维护期间严格执行敲帮问顶制度和先支后回制度，及时用穿枪找掉危岩悬矸，严禁空顶作业，支、回柱时必须有专人在现场指挥。

②进入老巷工作时必须保证局部通风机经常运转，任何人都不准随意停风，必须保证供给老巷足够的风量。

③局部通風机的开动或停止，必须专人负责，其他人员不经允许，不准去开动或停止局部通风机。

④风筒必须吊挂在巷道一侧顶帮，在巷道内维护时不要刮坏风筒。风筒吊挂要平直、拉紧、吊稳，拐弯处应平缓，勿使风筒褶皱，应使用同一规格的风筒。

⑤所有进入老巷施工人员必须携带CO、CH4、O2便携仪，发现气体异常立即退出老巷，非老巷施工人员严禁进入老巷。

⑥所有单体液压支柱必须穿铁鞋，钻底量不大于100mm。并根据巷道实际情况选用高度适宜的单体液压支柱，活柱最小行程不小于200mm、最大行程不大于700mm（以活柱有效行程800mm为例）。

⑦巷道超高处必须用木料进行装顶支护，顶板不平处必须用木料接实接平顶板，单体液压支柱垂直于顶底板支设，初撑力不低于12MPa。

⑧单体液压支柱注液时，人员站在安全地点，防止单体液压支柱打滑伤人。支设完毕后，及时穿好防倒绳或防倒杆，防止倒柱伤人。每班安专人检查巷道支护情况，并及时进行二次注液，发现卸液单体及时更换，巷道压力变大时及时扶走向棚增加支护强度。

⑨老巷暴露范围内的液压支架及时伸出伸缩梁和护帮板支护好顶板，移溜后及时拉移超前架支护顶板。

⑩工作人员在进入面前作业时，严禁其他人员操作此处的液压支架，并关闭此处液压支架的进液截止阀。

{11}严禁人员跨越运行中的前部刮板运输机进入面前。

{12}采煤机通过老巷时要放慢割煤速度，两眼盯紧采煤机滚筒，发现异常立即停机，待查明原因处理完毕后方准开机。

{13}过老巷时要合理控制好工作面采高，顺平溜子，防止溜子拖后。

{14}采煤机滚筒缠网、锚杆时必须立即停机处理。

2.6 实施效果

通过对上分层老巷充填，改变了巷道底板工作面顶板的受力状态，竖直方向由原来的一面受力改为两面受力，提高了顶板受力限度，保证了工作面推采时顶板完整性，杜绝了架前掉顶、漏顶等事故的发生，同时木料淋水也有效的解决了木垛燃烧问题，再是层位斜交接合位置采用装顶方式减少了坑木消耗，避免了采煤机截割木料，提高了煤质。高水充填材料的使用从根本上解决了巷道密闭及采空区自燃对临近工作面的影响。

3  结束语

工作面推采过不同层位巷道，首先要分析层位关系，巷道位于上分层时只需要保证巷道底板在一个支架长度范围内支撑受力点达到一个以上，木垛间可以留有一定空隙进行搭建，巷道位于下分层时由于支架底座尺寸较顶盖短，压力比较集中，木垛需要密集搭建，保证顶板各处均能承受支架压力，对于综采放顶煤工作面采空区遗留煤相对较多，需要重点考虑防灭火，优先使用不可燃性材料进行充填，可燃材料要有阻燃措施。

参考文献：

[1]何向宁，陈勇，秦征远.综放工作面过空巷技术研究及应用[J].煤炭科学技术，2017（06）.

[2]丁辉.综采工作面过空巷技术探讨[J].煤，2015（12）.

[3]许谦.综放工作面回采快速过不同层位空巷研究与实践[J].煤，2016（10）.