采煤工作面过空巷顶板支护技术研究

高伟

榆林神华能源有限责任公司青龙寺煤矿 陕西榆林 719408

1 综采工作面过空巷技术

1.1 事前维护空巷

空巷的事前维护主要为了在更好地控制和保护采动压力加强情况下控制空巷变形破坏问题，使巷道变形量保持在预期范围内，杜绝直接连接采煤工作面与空巷，避免出现巷道塌落与冒顶问题。原始巷道采用木棚支护技术时，当空巷未受到动压影响前需要做好其维护工作，顶板采用锚杆加锚索和钢筋的主动支护方法，并在巷道打设带帽点柱，增加套棚子，在支护维护期间采用增加帮点柱以及打设帮锚杆的辅助支护方法。施工人员应结合顶板现状确定锚杆与锚索间距，棚距不可过大。同时，在小端面位置联合采用梁、锚、网的支护方法，利用锚索与点柱支护大跨度与交叉巷道口。在固定铁棚间增加工字钢或是套板梁，自两端搭设单体，且保证单体见底，以保证相应的初撑力。在空巷口位置搭设顺槽抬棚，在经过空巷前加打中柱强化支护空巷中的棚子，并架设倾斜抬棚，以完成超前控制支护。对于托顶煤巷道，施工人员应在较大交叉口位置补架工字钢梁，以便在推进时进行顶板支护维护[1]。

1.2 控制工作面顶板

在采煤工作面过空巷的过程中，工作人员应结合实际调斜刮板运输机，缩小过空行揭露范围，同时调斜角度越大，空巷路面的面积就越小，为保证工作面安全出口两端的使用性能，防止出现运输机窜头或窜尾等问题，当工作面距离空巷30m时，工作人员需调斜运输机，先摆机尾，将机尾向机头部位推进，输送机摆动角的最小值为4°。最大摆动角度为6°，如摆动角度超出该范围，则容易出现窜头或窜尾等现象。

综放工作面长186m，刮板输送机长为190m，机头和机尾超出工作面的长度均为2m。若机尾超前机头10m，则根据勾股定理不难算出，工作面输送机调斜后的长度，该数值未超过190m，调斜后角度也可满足刮板运输机的运行需要，所以机尾超前机头10m符合工程要求。当工作面与过空巷相距20m时，应调斜输送摆机头，也就是将机头朝前，机尾向前推，有效控制揭露面积，待顺利通过空巷，方可根据当前实际加以调整，继续采用刮板输送机以往的作业方式[2]。

2 采煤工作面过空巷巷道工程实际分析

2.1 工程概况

某矿某工作面主采8＃煤层，煤层厚度为3.5m-4.2m，其平均厚3.8m，以西南方为主要倾向，煤层平均倾角5°，结构复杂性较低，同时中部存在大量泥岩夹矸，且其厚度相对一致，煤层直接顶分布有石灰岩，平均厚度3.78m，直接底主要分布中粒砂岩，平均厚度为2.12m。工作面地表最大覆盖厚度为178m，最大覆盖厚度为224m，四周无建筑或公路分布，工作面分布有采空区，南部分布有运输大巷，西部设有掘进工作面，且工作面均结合实际情况预留煤柱，其不会影响工作面所在煤层。在设计工作面时，工作人员对陷落柱的影响予以充分考量，在外切眼位置需提高回采率[3]。为确保回采的安全，要过空巷，工作面补切眼长30m，高4m，宽6m。

2.2 充填支柱支护方式分析

（1）充填支柱支护方式。充填支柱支护是一种采用充填材料制作支护，对巷道顶板进行支护的方法，广泛的用于采煤工作面切眼顶板支护、巷道顶板支护以及回采面过空巷顶板支护等，当支护的巷道顶板较为软弱时，采用该技术可以取得较好应用效果。充填支柱支护相对于采用锚杆支护、木垛支护等支护方式来说，具有较强的让压效果，变形能力较大，具有较大的支撑能力，而且还容易被采煤机切割。因此，充填支柱支护方式是综采工作面过空巷时的一种较好巷道顶板支护方法。

（2）充填材料。支柱支护采用充填材料以及充填模袋等材料组成。充填材料采用无机活性材料混合而成，主要成分有矿粉、硅粉、硅酸盐水泥等，通过选用合适的配合比，配置浆液，保证浆液注入到充填膜袋之后无沁水出现，并且能够快速的凝结成型，充填材料同时还有粘度较低，强度高等特征，满足长距离泵送需要。充填膜袋采用的是新型PVC材料，内部含有缠绕的钢丝，便于对注入的充填材料进行束缚，同时充填支柱膜袋还应具有较大的抗拉强度、防火、膜袋可以根据空巷尺寸进行定量制作。

2.3 严格控制工作面顶、底板

空巷底板的位置比综放工作面底板的位置高，其最小高差为0.5m，最大高差为2m。所以，如工作面与空巷相距20m，则工作面要及时做好爬升留底工作。在通过空巷的过程中，确保工作面与空巷底板高度相同，避免揭露空巷时工作面底板与空巷底板出现负台阶问题，阻碍工作面生产的有效开展。过空巷时，工作人员必须全面检查液压支架，做好与顶部的衔接处理，初撑力充分满足规定的要求。过空巷时，工作面要迅速推进，不得停滞。空巷处的液压支架阻力不得超过34MPa，为加快工作面的推进，工作人员可采取有效措施控制空巷停留时间，防止空顶面积过大，时间过长，进而出现漏顶的问题，影响工作面的安全性与稳定性。

2.4 支护效果及调整

综采工作面空巷余留2m-3m时，顶板初期来压现象尤为明显，后期也会出现顶板和底鼓问题，工作面单体钻底深度超过500mm。工程施工中滚帮和钻底问题十分严重，因此在过空巷时，应于空巷顶板稳定岩层位置科学设置锚索，锚索需对齐，且适度调整单体液压支柱的密度。再者，工作人员还要于过空巷的前期阶段加大顶板压力监测力度，全面分析，准确预测顶板周期来压，并以此为基础制定生产计划，进而最大限度地避开顶板周期来压。

3 结语

总而言之，相较于传统的支护方式，充填支护空巷的方法具备较大幅度，支撑能力更强，在综采工作面过空巷时属于较好的支护方法，不仅可以降低回采面的矿压显现程度，且可以保证围岩巷道的稳定性。通过实际应用效果可知，充填支护方法可以确保回采工作面平稳穿过巷道，效果十分明显，为此后采煤工作面过空巷工作提供了借鉴依据。