大采高工作面过顶部平行空巷技术研究

姚 晨

（霍州煤电集团霍宝干河煤矿 ，山西 霍州 031400）

山西晋城地区主采3#煤层，平均厚度6m，为优质无烟煤。随着开采技术成熟，工作面有加长加宽趋势，以晋煤集团成庄矿为例，2015年之前，工作面倾向长度平均在260m以下，2018年已经逐步增加到300m～350m，工作面走向长度由1500m逐步增加到2000m～2500m。由于下一工作面回采巷道、切眼往往提前掘进，工作面设计加长加宽后，必然导致原来掘进的切眼废弃，在回采中形成空巷，产生不利影响[1～2]。本文以成庄矿5313大采高工作面过原切眼为例，进行过顶部平行空巷技术研究。

1 工程背景

山西省晋煤集团成庄矿5313工作面原设计顺槽长度1500m，工作面宽度260m，采用一次采全高全部垮落法后退式采煤方法，在上一工作面5312回采时，回采巷道53131巷、53132巷、切眼已经提前掘进完毕。其中切眼掘进采用沿顶掘进方式，初始宽度5m，初始高度3m，然后进行扩帮、起底，最终宽度8m，最终高度6m，目前已经进行扩帮，尚未起底。根据矿方生产计划，决定将5313工作面走向长度增加到2300m，为保留已经掘进的53131巷和53132巷，倾向长度不变。如图1所示。

当工作面揭露原切眼时，顶部前方8m范围将形成空顶，且贯穿整个工作面倾向长度，如图2所示。在超前支承压力作用下，极容易发生冒顶事故，对回采造成严重威胁，必须进行处理。

图1 工作面加长示意图

图2 支架过原切眼空巷示意图

2 原切眼空巷工程特性分析

2.1 处理思路

由于采高大、空顶距离大，且贯穿整个工作面，影响极为严重，单纯采用锚索加强支护、单体柱加强支护、充填支柱，均无法提供确切的安全保障，因此计划对整个空巷进行充填，使其与顶底板形成一个整体，提供更好的承载受力环境，保证顶板安全。

2.2 工程特性

空巷充填属于中型充填工程，其工程特性如下：

1）不必要建立地面充填站，可以直接在井下布置充填泵站；

2）空巷充填属于低压灌注，对注浆泵流量要求高，对压力要求较小，需采用大流量注浆泵；

3）预计整巷充填体积6240m3，必须控制单立方充填成本；

4）53131巷一侧高于53132一侧，平均坡度6°，有利于材料在空巷内自流充填.

3 原切眼空巷治理技术方案

3.1 空巷充填材料

采用高水充填材料，分A型和B型，分别加水搅拌，水灰比4∶1，两种单液浆流动性好、性能稳定，可以满足远距离输送，混合后约15min完全失去流动性 ，45min～60min 初 凝 ，1d 强 度 1.1MPa，7d 强 度2.2MPa。

高水充填材料成本1100元/t，水灰比4∶1，充填体密度约1.1m3/t，单位体积材料消耗量0.22t/m3，单位体积充填材料成本约242元/m3，总计材料消耗约150万元。与搬家倒面相比，具有极大的技术经济优势。

3.2 泵站布置

在53131巷，原切眼往外300m一处硐室内布置充填泵站，包括ZBYSB100/20-18.5kW双液注浆泵1台，输浆速度100L/min，JB150电动搅拌桶4个，分为2组，分别用于制作A型和B型浆液，每组2个搅拌桶出口采用三通截止阀连接，通过开关阀门实现间隔制浆，连续输浆。

3.3 管路布置

A型和B型两种浆液单独输送，布置两趟管路，采用DN32高压胶管，混合管采用1根10m长高压胶管。

3.4 分段充填方式

为保证充填效果，通过设置隔离挡墙进行分段倒退充填，每60m为一段，分为5段，最后一段20m。为保证每段内浆液自流更加充分，在每段顶部设置导流管，倒流管末端邻近上一段挡墙，如图3所示。

图3 空巷内分段充填示意图

4 效果考察

4.1 材料消耗量

提前5个月进行空巷充填作业，每日3班进行，日充填体积约120m3，累计工期58d。实际消耗高水充填材料1410t，材料成本155万元。

4.2 充填效果

工作面揭露原切眼空巷时，充填体固结良好，充分接顶，未发生片帮、冒顶现象，工作面顺利通过原切眼仅用2d，实现了过顶板空巷快速安全回采。

工作面通过此区域时，采高降低至3.2m，尽可能减小充填材料对煤质影响。

5 结 论

1）工作面加长后，原切眼形成空巷，对回采产生极为不利的影响，容易发生冒顶事故；

2）采用高水充填材料，降低了充填成本，采用远距离泵送、分段充填方式对原切眼空巷进行整巷充填；

3）该充填方式速度快、工期短，工作面仅用2d顺利通过原切眼，未发生片帮、冒顶，实现了过空巷安全快速回采。