综采工作面临空巷道变形治理对策

李 腾

(大同煤矿集团 综采办公室，山西 大同 037003)

综采工作面临空巷道变形一直是困扰煤炭行业的世界性难题，为了有效解决该问题，本文以大同煤矿集团所属煤矿为研究对象，选取了50座煤矿的68个综采工作面，进行了临空巷道变形情况统计分析，这些煤矿地跨大同、朔州、忻州、临汾、运城，分别属于大同煤田、宁武煤田、河东煤田，本文通过对这些工作面存在问题原因分析和治理经验的总结，提出了综合治理理念。

1 临空巷道变形现状及分析

依据本次统计结果，68个工作面中共有21个工作面存在不同程度的临空巷道变形问题，这些工作面既有布置在“两硬煤层”，又有布置在“三软煤层”，工作面开采深度为125～407 m之间，变形范围为巷道设计断面的20%～62%。通过调查发现，这21个综采工作面在治理巷道变形问题上多数采取的措施比较单一，主要的手段是加强支护，如补打锚索，增加单体支柱支护数量，搭设木垛和堆柱等，并没有去积极采取一些卸压措施，最终导致现场治理效果不理想。

2 临空巷道变形的治理对策

针对临空巷道变形发生机理，本文提出了“科学设计、合理支卸、严管现场”的治理理念[1-2]，即从三个方面入手，来有效解决临空巷道变形问题。

2.1 科学设计

科学设计，即从设计上实现避压让压、从部署上实现“跳采”、从工艺上实现“小(无)煤柱技术”，从源头把控，规避采掘交锋、临空稳定期短以及邻近层动压影响等问题。

1) 设计上实现避让，远离应力集中区。主要是：工作面巷道尽可能与最大主应力方向平行布置；巷道布置要避开上覆煤柱应力集中区段；巷道布置尽量避开大断层、陷落柱以及褶曲等地质构造带。

2) 科学进行跳采，增加临空稳定期。主要是：根据矿井生产格局，例如储量、采区布置数量、单双翼开采形式等情况选择不同的跳采方式，单翼布置的采区实现采区内两端跳采；双翼布置的采区实现两翼跳采或是两翼两端跳采；多采区的实现采区间的跳采。另外对于资源储量丰富的新开拓采区，应在采区中部选择首采面，以首采面为基点两侧跳采，避免出现孤岛工作面。

3) 采用小(无)煤柱工艺，将临空巷道布置在采空应力影响降低区域。实施过程中，在综合考虑通风、防灭火、防治水等因素的基础上，确保煤柱尺寸的合理性。小煤柱工艺以塔山矿回采完的8204-1综放工作面为例，该工作面有一侧的煤柱有一个由大变小的过程，通过现场监测发现，煤柱宽度较小时，巷道围岩较稳定，随着煤柱宽度的增大，超过合理值时，应力会突然明显增大，现场实践表明对于特厚煤层综放工作面，临空巷道留设6～8 m小煤柱可有效减少巷道变形。无煤柱工艺以塔山矿回采8304和8305无煤柱综采工作面为例，采用了沿空留巷技术，不仅少掘了一条巷道，而且所留巷道几乎无变形现象，技术经济效果显著，现场实践表明对于中厚煤层，在条件允许的情况下实施无煤柱工艺可消除临空巷道变形问题。

2.2 合理支卸

合理支卸，即采取合理的强支措施的同时还要辅助可行的卸压方案。

1) 采取合理的强支措施加强支护巷道。在受动压影响的巷道，煤岩结构和支护被破坏的情况下，存在发生局部冒顶以及巷道合口等重大隐患。此种情况下必须按照强支护理论来加强支护。“强支”一般采取的是加密锚杆、锚索、单体支护以及增加堆柱、木垛、U型钢棚、超前液压支架等措施。需要注意的是木垛支护不能代替单体支护，仅能在部分区域辅助单体支护。一方面是因为木垛属被动等压的支护，仅依靠木垛支护顶板基本处于无支护状态，极易造成顶板下沉变形；另一方面是因为一般情况下木垛支护间距在约2m，随着工作面推进，在超前范围刚拆除木垛时，该区域会出现约3～4m的空顶区域，在超前支承压力影响下，不利于巷道的顶板管理。因此综采面临空巷道超前区域补强支护不能仅仅依靠木垛支护，还要采用加密单体支护(一梁四柱)的形式，通过单体柱的主动支护，切实达到维护顶板的效果。

2) 采取可行的卸压方案，就是指选择切实可行的卸压手段，有效缓解临空侧向悬板支承压力、底鼓及超前应力集中等强矿压显现影响。一般情况下，主要从三个方面实施卸压措施：一是针对超前底鼓问题，应采取钻孔卸压、爆破卸压、开掘卸压槽等解危措施，降低应力集中；二是要在本工作面巷道通过深孔预裂爆破、水压致裂以及比较先进的二氧化碳预裂爆破等手段提前进行断顶卸压，以缓解临空残余边缘支承压力对巷道的影响，确保下一个相邻工作面临空巷道围岩的整体稳定性；三是加强端头退锚工作，人工减小并控制工作面两端头悬板面积，一定程度上减弱巷道超前压力显现。需要注意的是工作面出现顶板超前煤壁断裂造成围岩破碎严重与支架距煤帮距离较小影响正常通风等问题时，要注意割煤工艺工序的管理，同时要停止对该区域的卸压措施，必要时还要加强支护，确保周期来压滞后工作面发生，顶板在采空区范围断裂，为工作面安全生产提供保障。

2.3 严管现场

加强现场管理，主要是指在抓好日常工程质量的基础上，对部分细节点要注意强化管理。加强支护质量管理，确保支架接顶严密、初撑力合格，尤其是工作面头尾20架支架必须要保证升紧、升牢，同时要保证端头支护、关门柱以及超前支护等规范有效。实施补强支护、水压致裂、卸压孔、卸压槽、二氧化碳预裂以及地面压裂等支卸措施时，必须要严格按照方案设计要求的参数施工，确保真正起到卸压效果。在巷道修复时，要保证按措施施工，既要保证作业安全，又要保证巷道高度，以符合行人、运输、通风及端头支架正常前移的要求。

本文提出的“科学设计、合理支卸、严管现场”的临空巷道变形治理理念，能够使工作面临空巷道变形问题在不同程度上得到治理和缓解，尤其对新设计和投产的综采工作面更要从源头上抓起以消除该问题。对同类型矿井的工作面有借鉴意义。