9200煤柱工作面过老巷群安全技术措施研究

2019-09-28徐大连

山东煤炭科技 2019年9期

徐大连

（徐州矿务集团有限公司，江苏徐州 221000）

1 引言

井工煤矿开采前期，为保护水平大巷、上下山等服务年限较长巷道，会留设保护煤柱，防止应力集中导致巷道变形失修[1-4]。为了有效利用资源，减小煤柱宽度，保护煤柱内往往布置巷道众多，交错复杂。随着矿井资源枯竭，保护煤柱将被逐步回收，回采过程中面临过顶板巷道、底板巷道、穿层巷道等复杂情况，影响工作面安全回采，因此，研究煤柱工作面回采过老巷群技术十分必要。本文以徐矿集团张双楼煤矿9200工作面为研究背景，研究过老巷的安全技术措施。

2 工程概况

9200工作面位于-500m水平西一、西二大巷上方，第7～10勘探线之间，南邻9407工作面采空区，北邻9409工作面采空区。工作面走向长846m，倾斜长125～181/163m，煤厚1.8～4.2/3.6m，煤层倾角15～27°，平均22°，煤层结构简单，为较稳定煤层，可采储量约69.5万t。工作面所处区域老巷较多，回采过程中将揭露多条老巷，对工作面安全回采影响较大。根据对现场情况的排查和对资料的分析整理，统计出回采过程中将揭露的老巷共有12条，其中有5条同层、7条穿层。9200工作面及老巷布置如图1所示。

图1 9200工作面及老巷布置

3 老巷补强支护方案设计

3.1 同煤层老巷支护方案

同煤层老巷布置主要分为走向布置、倾向布置和斜交布置三种。-500西二九煤副巷、-500西一九煤上山皮带联络巷、西二九煤回风巷（外段）为走向布置，-500西一九煤上山为倾向布置，9409材料道联络巷、西二九煤回风巷（里段）为斜交布置。走向布置的老巷补强支护相对简单，与工作面揭露范围2～3台支架，暴露面积小，老巷内提前使用单体配合铰接顶梁支设一排超前支护。工作面回采过程中，在老巷口及上下3台支架范围铺单层菱形金属网控顶。倾向布置老巷一次揭露范围大，揭露时易造成大面积空顶，进而导致顶板事故发生。过倾向老巷期间，需提前采用单体配合11#工字钢扶棚支护，工字钢沿走向布置，一梁两柱，排距0.75m。揭露老巷前1个原班，在老巷口及上下3台支架范围提前铺单层菱形金属网控顶。斜交布置老巷的补强支护，需要根据老巷与工作面倾向夹角大小确定，夹角大于30°时，参照走向老巷支护方式布置，夹角小于等于30°时，参照倾向老巷支护方式布置。支护方式如图2所示。

图2 同煤层老巷支护形式

3.2 穿层老巷补强支护方案

按与工作面布置形式划分，穿层老巷主要分为走向布置、倾向布置和斜交布置三种。每种布置形式均又有所不同，选取典型穿层老巷进行分析，类似巷道不再赘述。

3.2.1 -500西翼皮带运输巷补强支护

该老巷位于工作面回采进尺点80～846m之间，其中回采进尺点80～310m、446～846m范围为同煤层老巷，回采进尺点310～355m、400～446m范围为半煤岩巷道，回采进尺点355～400m范围为顶板老巷。回采过程中穿层段老巷先由煤层进入顶板后再次进入煤层，进入顶板深度最大2.4m。

（1）半煤岩段支护参数。施工锚索吊梁配合木垛加强顶板支护，老巷中线上下1.2m处各施工一排走向吊梁，采用不低于11#工字钢，长3.5m，距两端0.3m处各施工1个Ф22mm眼孔，锚索为Ф18.9×6250mm钢绞线。槽钢吊梁首尾交替搭接0.25m，高度与煤线一齐，3m为一个循环。上方采用半圆木打“#”型木垛接顶，下方第一层（自下向上排序）2块3m长半圆木沿倾向布置，距吊梁钢绞线0.5m，外露0.3m；第二层2块3m长半圆木沿走向布置，放在第一层倾向半圆木上，端头外露0.25m。第三层与第一层半圆木布置相同，第四层与第二层半圆木布置相同，依次类推，直至接实顶板。半煤岩段支护如图3所示。

图3 -500西翼皮带运输巷老巷半煤岩段支护示意图

（2）顶板老巷段支护参数。老巷中线和两侧距中线1.2m处沿走向铺设3趟风水管，风水管用螺丝连接成一个整体，端头处使用标准插接绳头与半煤岩段吊梁固定成一个整体。在走向风水管上方按半煤岩段木垛施工方法和参数打“#”型木垛接顶。木垛间距2m，底层、顶层在原半圆木内侧沿走向分别放置2块3～4m长半圆木搭接在相邻木垛上，半圆木间距不小于1m。

3.2.2 -500西副巷补强支护

该老巷为穿层岩巷，自底板进入顶板，影响回采的老巷长度共86m，其中底板段16m、半煤岩段50m、顶板段20m，位于回采进尺点265～345m之间，与工作面走向呈17°夹角布置。原采用套棚方式支护。

（1）底板老巷支护参数。对底板老巷部分（与煤层底板揭发距离小于3m）施工木垛垫底支护，防止底板塌落。第一层半圆木沿老巷倾向布置，间距0.5m，两端距巷帮不大于0.2m；第二排半圆木沿老巷走向布置，间距0.5m，距帮不大于0.2m，两帮距离不足时，间距可适当调整；第三排按第一排的方式布置，第四排按第二排的方式布置，依次类推，保证半圆木成排成线，结构稳定。

（2）半煤岩段支护参数。里侧紧邻底板老巷部分，采用半圆木施工木垛，木垛与煤层底板11°倾角保持一致。外侧紧邻顶板老巷部分，施工锚索吊梁配合木垛加强支护，采用11#工字钢，长3m，距两端0.25m处各施工1个直径22mm眼孔，锚索为Ф18.9×6250mm钢绞线。工字钢与煤层顶板角度保持一致，工字钢首尾相接，3m为一个循环，上方采用半圆木打“#”型木垛接实顶板。-500西副巷老巷支护如图4所示。

图4 -500西副巷老巷支护示意图

3.2.3 西一九煤配风巷Ⅰ老巷补强支护

该老巷为穿层岩巷，自底板进入工作面，总长63m，影响回采的老巷长度共15.4m，位于回采进尺点328～343.4m之间，与工作面走向呈36°夹角布置，目前该老巷已冒落，内部情况不明。

当工作面回采至距老巷影响范围3m时，需要探明底板老巷情况。具体方法：在58～63#架范围施工探眼，每架1个钻孔，垂直于煤壁与水平方向呈45～60°角，钻孔深度不低于8m，钻至老巷造成深度不足8m时，可不再继续施工。探查老巷若已底鼓冒实，回采时做好用长钢梁、木道板垫底防支架下陷措施；探查老巷若老巷内部较空，当工作面回采至老巷影响范围1m，采用风牛头和麻花钻杆向底板打眼放炮，将底板老巷填实。炮眼布置：在56～63#架范围施工炮眼，双排眼，呈三花状布置，炮眼间距1m，共计24个炮眼。第一排眼距底板0.5m，与水平方向夹角20°，眼深4m；第二排眼距紧贴底板，与水平方向夹角30°，眼深5m。炮眼布置如图5所示。