超前预留缓冲区交替式相向采掘沿空送巷的应用研究

2020-06-10韩亚军任红革

山东煤炭科技 2020年5期

韩亚军任红革赵宁

（山西省美锦集团东于煤业有限公司，山西太原 030402）

1 概况

东于煤矿2302 工作面开采煤层为2 煤层。工作面东起三采区主要系统大巷，西距原太平煤矿2#煤采空区边界225m，南临03301 工作面（已回采），北临03303 工作面（已回采）。本工作面上部为03302 工作面采空区，工作面下部4#煤未采。2#煤层厚度2.2～2.8m ,平均2.5m。

2302 工作面南临2301 轨道顺槽，相距16.4m，北临2303 胶带顺槽，相距10m。2301 轨道顺槽在2302 工作面未推采前已掘进500m，2303 胶带顺槽尚未施工。

2 交替式相向采掘沿空送巷

2.1 预留缓冲区

采煤工作面采动影响根据围岩性质、开采深度、煤层厚度等因素的不同，支承压力范围一般自采煤工作面煤壁前方3m 起至10～45m,最大支承压力区约距煤壁5～15m。而在工作面后方，当采空区冒落矸石压实到一定程度后，也产生支承压力带，其峰值区多数位于工作面后方5～20m 范围内。如图1所示。

图1 工作面支承压力分布图

2303 胶带顺槽左距2302 采煤工作面采空区10m，巷道开掘时，2302 工作面正在推采，该巷施工属沿空掘巷。2301 轨道顺槽右距2302 工作面16.4m，巷道掘进与2302 工作面相向采掘。

2302 工作面煤壁支承着工作空间上覆岩层重量，根据2 号煤层厚度、工作面宽度及煤层上覆岩性和2302 工作面与2301 轨道顺槽、2303 胶带顺槽煤柱综合计算，得出2301 轨道顺槽和2303 胶带顺槽与2302 工作面缓冲区最小安全距离为80m。

2.2 相向采掘沿空送巷

2302 工作面煤壁及采空区垮落带随工作面不断推进，工作面前后方支承压力区也随之向前移动，为能躲避工作面推采期间的应力增高区，主要有以下措施：

（1）在2302 工作面两顺槽缓冲区范围内设置顶帮矿压监测仪，动态观察压力值，将矿压显现区与研判安全距离核对，及时掌控安全距离。如图2所示。

（2）强化掘进巷道支护，2301 轨道顺槽掘进至2302 工作面缓冲区安全距离前，强化巷道支护。巷道采用锚网索、双层网、W 钢带支护。每5m 施工一个顶板探孔，准确掌握顶板岩柱厚度，及时调整巷道坡度及锚索长度，保证锚索稳固在稳定坚硬岩层中。顶板岩柱小于6m 且围岩稳定时，采用加密锚索+钢带补强支护；顶板岩柱小于6m 且围岩破碎时，采用锚网索+钢带+套工字钢棚支护。

（3）巷道掘进至2302 工作面缓冲区安全距离后停掘，将巷道距迎头80m 范围内打设2 排液压单体+π 型钢棚。

图2 提前加强巷道支护图

2.3 交替式相向采掘

2302 工作面正常推采将停掘的2301 轨道顺槽逐步带入增压区、减压区和稳压区，此时为保掘进的正常连续性，因2303 胶带顺槽不受2302 工作面推采矿压影响，将人员转移至2303 胶带顺槽进行巷道开门施工。当2303 胶带顺槽正常掘进临近缓冲区安全距离时，此时2301 轨道顺槽已处于沿空送巷的稳压区内，再停掘2303 胶带顺槽，人员进入2301 轨道顺槽掘进生产，形成交替式生产格局，确保了巷道沿空送巷掘进的连续性。如图3 所示。

图3 拉锯式相向采掘布置示意图

3 应用效果

经过现场实践，2301 轨道顺槽煤柱16.4m 相对处于应力降低区，顶板岩性为砂质泥岩不属于坚硬岩石，可减缓顶板对煤柱的冲击压力危险，并且先期掘进两帮均为实体煤，对掘进顶板安全影响不大，临近2302 工作面及沿空掘巷时，及时加强支护。在掘进期间重点监测左帮压力显现情况，及时采取了补强支护措施。2303 胶带顺槽煤柱10m 相对处于应力集中区，但距2302 工作面距离较远，随工作面推采进行停掘并密集强化支护，待工作面结束、围岩稳定后，进行生产，安全得到保证。