矿压集中区域综采工作面调斜过空巷的技术与实践

赵 晨

(山西煤炭运销集团裕兴煤业有限公司，山西 晋城 048000)

引 言

对于综采工作面来说，过空巷是开采过程中的技术难题。这主要体现在：一是因空巷受采动影响，会产生不同程度的变形与破坏；二是工作面与空巷贯通后极易造成通风系统紊乱，甚至风流短路；三是工作面空顶距增大，矿压显现强烈造成支护变形、支柱钻底，甚至压架、堵塞安全出口、冒顶等安全事故。以上种种情况都会给工作面安全生产带来极为不利的影响。因此要重点研究综采工作面过空巷技术，结合裕兴煤业15216综采工作面过空巷的实践谈谈相关方法和技术。

1 工作面及空巷概况

裕兴煤业15216工作面位于二采区南部，东部为工作面采空区，区段煤柱50 m，北部为西翼三条大巷，西、南侧均为井田边界，切眼长度230 m。工作面设计停采线位置距西翼胶带巷50 m，在回采过程会依次通过西翼回风巷及西翼辅运巷两条空巷，两空巷间煤柱42.7 m。具体巷道布置如图1所示。两空巷为矩形巷道，净宽4.2 m，净高3.5 m，净断面积14.7 m2，沿煤层顶板布置。支护方式为锚网支护，锚杆采用MSGLD-335-20/2400(1800)型号的螺纹钢锚杆，间距1.2 m，排距1.5 m。金属网采用直径4 mm的钢筋焊接网，网孔规格为0.1 m×0.1 m，联网间距为0.1 m。15216工作面及空巷位置示意图，如图1所示。

图1 15216工作面及空巷位置示意图

2 预先加固巷道的综合措施

2.1 工作面超前段预先补强支护

为了减少二采区北翼回风巷所受采动影响，考虑留设煤柱承压，为此15216工作面在过空巷之前，将工作面长度从230 m缩短至195 m，23部中间架及回风顺槽超前支架被撤出。回风顺槽超前支护变为单体柱支护，采用DW45—250/110X型单体液压柱，间距1.2 m，排距1.5 m，运输顺槽超前段支护不变。过空巷前加强工作面超前段支护主要针对回风顺槽，具体加强支护方案为：将穿鞋戴帽的点柱换成单体加π型梁,一梁四柱，柱间距1.2 m，排距1.2 m。

2.2 空巷预先补强支护

在工作面过空巷之前，对两条空巷(二采区西翼辅运巷和二采区西翼回风巷)顶板进行锚索补强加固，锚索采用三花布置，间、排距均为2.4 m，离两帮距离均为0.95 m。

2.3 应力集中区预先打设木垛

15216回风顺槽东西40 m区域为工作面的应力集中区，需要打设木垛被动支护来加强此区域的顶板控制能力。具体方案为：1)二采区西翼辅运巷机尾段40 m打设木垛，木垛采用道木进行支设，道木规格为20 cm×20 cm×120 cm。每处木垛支设两个木垛，“井”字型搭设，南北方向布置，每对木垛间距为3 m，木垛要接顶严实。2)二采区西翼辅运巷与15216工作面回风顺槽交叉口东侧打设2个木垛，木垛呈“井”字型搭设，木材规格为φ16 cm，长3 m的红松圆木。

2.4 顶板破碎及巷帮变形严重区预先注浆加固

在二采区西翼辅运巷机尾段40 m范围南北两帮；二采区西翼回风巷与二采区西翼辅运巷之间的联络巷西帮；二采区西翼辅运巷与回风顺槽交叉口南北侧4 m范围内巷道西帮，实施注浆方案：距煤层顶板向下1.5 m处开孔，沿水平向上仰角15°打煤层注浆孔，孔径42 mm，孔深6 m，孔间距4 m。为了避免注浆时造成窜浆，打孔注浆顺序为间隔打孔注浆，即先间隔一个注浆眼进行打眼，打眼注完浆后再打中间眼进行注浆。设计注浆终压为2 MPa～4 MPa，每个注浆孔注浆完毕后，需要立即对注浆孔进行封孔，煤层注浆孔封孔深度1.5 m。

3 工作面调斜

当15216工作面距离空巷30 m时，运输顺槽一侧适当加快推进度，回风顺槽一侧应适当放慢推进度，调斜工作面，确保过空巷前运输顺槽超前回风顺槽15 m，使工作面与空巷形成斜交。目的是使工作面与空巷割透时形成最小化的一次揭露面积，利用斜采手段，让空巷逐段暴露，减少空顶面积，使空巷有效避开应力集中[1]。15216工作面空巷揭露长度为每刀7.8 m，最大揭露空巷长度为54.6 m。工作面过空巷斜切进刀示意图，如图2所示。

图2 工作面过空巷斜切进刀示意图

3.1 过空巷时工作面顶板控制

过空巷时采取“有效控制顶板，加速推过空巷”的技术管理策略。对煤壁片帮实行人为化的控制，以使得周期来压的破坏减轻。在工艺操作方面实施超前维护技术，超前移架与带压移架，杜绝因操作不当导致的片帮，如果存在冒顶空洞，要迅速勾顶避免扩大冒顶区域[2]。

15216工作面过空巷期间适当加快了推进速度，以尽快推过空巷为目的。当采煤机运行至空巷与工作面相交处上下两个支架范围内时，采煤机降低牵引速度，随时注意顶帮情况，发现有片帮、冒顶预兆时停机处理。过空巷期间遇到顶板破碎情况，减小采煤机截割进尺，循环步距从每刀0.6 m调整至每刀0.3 m～0.4 m。采高不得超过3.5 m，支架初撑力达标，不低于24 MPa。

3.2 过空巷时的技术要求

过空巷期间实施工作面调斜和逐段通过的策略。由于工作面倾斜长度范围内的各段压力显现不同，其通过策略也不同。例如15216工作面压力显现强烈的区域为工作面上下出口，揭露工作面机头集中力量以最短的插刀迅速通过，然后平稳经过中部位置，调整好工作面斜度，最后经过机尾时，以短刀迅速通过。实施这样的策略能够有效缓解应力集中区的顶板管理难度，对下沉顶板及下缩支架进行有效控制。

4 结语

工作面过空巷时，通过采取在空巷内补强锚索支护，支设木垛接顶，工作面超前段支设一梁四柱加强支护，空巷顶帮预先注浆，调斜工作面，支架超前支护，加强矿压观测等一系列措施，解决了过空巷时顶板管理难度大，容易造成冒顶、压架、安全出口堵塞等问题，大大降低了事故发生的可能性，为现场作业人员创造了一个安全的工作环境，杜绝了事故的发生，取得了良好的安全及经济效益。