浅埋中厚煤层综采工作面过平行联络巷工艺

2022-07-23程朋辉田超超何文帅

陕西煤炭 2022年4期

程朋辉，田超超，何文帅，贺煜

(陕西陕煤黄陵矿业有限责任公司，陕西延安 727307)

0 引言

随着煤矿生产工作的继续深入，井下巷道“纵横交错”，工作面在推采过程中可能遇到某些贯穿工作面的巷道(如联络巷、措施巷等)[1]，后期在阶段回采过程中并不计划进行工作面搬迁以绕过这些贯穿工作面的巷道，而是直接穿过这些巷道继续进行采煤[2]。为了保证施工效率和安全性，需要制定详细的支护设计作为过废弃巷道的技术指导。

该工作面分为东西两段，工作面中部布置的一条联络巷作为回采东翼煤层的运输联络巷，在准备回采西段原煤时，为了提高回采效率和原煤回收率，减少工作面搬迁带来的影响，决定将工作面直接穿过联络巷进入西段进行采煤作业[3]。

1 工作面概况

1.1 工作面基本情况

工作面长180 m，平均采高2.4 m，工作面采用148台液压支架进行支护。其中：147台ZY3400/12/26液压支架和1台ZZT5400/15/27端头支架(在工作面机尾)；配套一部刮板输送机，型号为SGZ630/2×160；采煤机为MG180/420-WD。运输顺槽布置一部SZZ630/90转载机、一部JSD-100/2×75胶带输送机，皮带机头位于运输顺槽与联络巷交叉点；联络巷内铺设一部SD-80型皮带，煤壁两帮分别敷设有供排水管路、供电电缆、信号电缆。

1.2 联络巷支护情况及顶底板岩性

联络巷长度为180 m，断面为矩形3 000 mm×2 500 mm(高×宽)，顶板支护形式为“锚杆+锚索梁+钢筋网”联合支护。锚杆为螺纹钢锚杆φ20 mm×2 200 mm，间排距800 mm×800 mm，“五-五”“矩形布置”；锚索梁支护中，锚索梁长3 000 mm，排距2 400 mm；锚索分为φ17.8 mm×8 300 mm与φ21.8 mm×10 300 mm，2种锚索交叉支护，一梁三锁，间距1 100 mm。

两帮支护形式为“锚杆+塑钢网+钢筋梯子”联合支护。锚杆采用φ18 mm×1 850 mm玻璃钢锚杆，间排距800 mm×1 000 mm，布置方式采用“三-三”矩形布置；塑钢网规格为2 000 mm×5 400 mm；钢筋梯子梁采用φ12 mm的圆钢焊接而成，规格为80 mm×1 900 mm。如图1所示。

图1 联络巷永久支护布置Fig.1 Arrangement of permanent support for connecting roadway

工作面顶底板岩性情况见表1。

表1 工作面顶底板情况Table 1 Roof and floor conditions of working face

2 过联络巷技术方案

对联络巷采用“单体支柱+矿工钢”进行联合支护。在联络巷与运输顺槽、回顺交叉点各架设一组“#”木垛加强支护；对工作面两顺槽超前50 m范围采用双排单体配合铰接顶梁进行支护。工作面推采至联络巷15 m处开始调斜工作面，当机头距联络巷0.6 m时工作面正刀推采，斜交通过该联络巷；在通过该联络巷时，逐步依次撤除联络巷中的单体支柱，矿工钢压在液压支架顶梁上部，因此不进行回收。对联络巷靠近运输顺槽一侧(工作面调斜后先通过该侧联络巷)20 m范围内的帮部支护进行拆除回收，防止钢筋梯子梁卷入滚筒发生机电事故，后期根据联络巷来压及片帮情况决定是否拆除其余段帮部支护。

3 过联络巷施工步骤

3.1 对联络巷进行临时支护

巷道设备管线拆除完毕、底板垫平后，需对巷道进行补强支护。采用DW-2.8单体支柱配合11#矿用矿工钢进行补强支护。钢梁长度3 400 mm，每根钢梁下支设5根单体支柱，支柱间距750 mm，排距1 000 mm，单体支柱穿柱靴，设置防倒链。工作面联络巷支护断面如图2所示，工作面联络巷支护俯视图如图3所示。

图2 工作面联络巷支护断面Fig.2 Supporting section of connecting roadway in working face

图3 工作面联络巷支护俯视Fig.3 The top view of the supporting roadway in the working face

3.2 对两顺槽超前段及三角区进行临时支护

当工作面回采至距离联络巷50 m时，在联络巷与运输顺槽、回风顺槽交叉点各架设一组“#”木垛，超前支护采用双排单体配合铰接顶梁支护[4]，支护长度不得小于50 m。

3.3 工作面通过联络巷步骤

第1阶段：工作面推采至距离联络巷15 m处开始调斜工作面，对联络巷靠近运输顺槽一侧20 m范围内的帮部支护进行拆除回收，后期根据来压情况决定是否拆除其余段帮部支护[5]。

工作面进行分段割煤进行调斜[6]。调斜步骤为：采煤机从机头割透三角煤并向机尾割煤至60#支架后，返回机头，继续割三角煤并割煤至100#支架，再次返回机头，继续机头割三角煤并吃通刀，以上为一个循环，每一个循环机头割3刀推进1.8 m，机尾割1刀推进0.6 m；直至工作面机头超前机尾9.6 m，完成工作面调斜，此时，机尾距离工作面10.2 m，机头距离工作面0.6 m。工作面调斜示意图如图4所示。

图4 工作面调斜示意Fig.4 Schematic diagram of working face inclination adjustment

第2阶段：调斜工作结束，工作面机头距联络巷0.6 m，开始平行推进[7]。

工作面平推采一刀煤后揭露运输联络巷，开始过联络巷作业，作业方式为正规循环作业，整体作业分为3步，共计23刀。①正规循环割煤7刀后，1#支架进入实体煤墙0.6 m，148#支架距联络巷5.4 m；②继续正规循环割煤9刀后，148#支架进入联络巷；③继续正规循环割煤7刀后，148#支架进入实体煤墙0.6 m。

工作面过联络巷示意图如图5所示。

图5 工作面过联络巷示意Fig.5 The working face passing through the connecting roadway

第3阶段：工作面顺利通过联络巷后，开始调直工作面[8]。

采煤机从机尾割透三角煤并向机头割煤至84#支架后，返回机尾，再次割透下一循环三角煤并割煤至64#支架，再次返回机头，割透下一循环三角煤并吃通刀，依次循环直至工作面调直，工作面调直后方可正常采煤。工作面通过联络巷后示意图如图6所示。

图6 工作面通过联络巷后示意Fig.6 The working face after passing through the connecting roadway

3.4 过联络巷单体回撤[9]工序

联络巷每一组临时支护由1根工字钢和5根单体组成，1#支架进入联络巷后，每个正规循环结束，沿着回采方向和推采进度依次回撤靠近工作面的第一排单体，单体回撤后，沿矿工钢底部进行移架作业，矿工钢不进行回收，以达到加强支护的目的。

依次循环，使工作面逐步通过联络巷，共计16刀循环后，所有单体被回撤完毕，所有矿工钢被留在支架顶梁上方。

4 安全技术措施及组织管理

4.1 安全技术措施[10]

采煤司机在割煤过程中，必须严格控制采高与联络巷高度相同。坚持正规循环作业，液压支架工跟机、带压、擦顶拉架。推移刮板输送机时，严禁出现急弯。过联络巷期间，每班开工前，跟班队长必须对工作面及111联络巷的安全情况进行全面检查，确认安全后，方可准许工人进入工作地点。每个作业人员必须经常检查作业地点附近的围岩和支护情况，当发现有不安全隐患时，必须立刻向现场领导汇报，消除隐患后，方可继续作业。工作面过联络巷期间，必须在联络巷两端头设置警戒线并挂警示牌“禁止进入”。检修维护好工作面三机，确保运行可靠。在过联络巷全过程中，所有人员必须听从班长、跟班队长指挥，坚守岗位，做好自保、互保和联保工作，以确保整个作业过程安全顺利进行。当采煤机割至联络巷时，必须由班长现场跟机指挥，首先降低机头滚筒高度，然后缓慢抬高滚筒至割完上部煤(防止割联络巷内锚索)，采煤机通过该段后，方可正常割煤。拆除“#”型木垛前，必须采用“单体+铰接顶梁”进行临时支护，由上而下，依次拆除，整齐码放在工作面超前支护范围外，作业过程中如有异常及时撤人。液压支架前梁压力突然增大时，为防止支架被压死，应及时在支架顶梁下方支设单体支柱将支架前梁撑起，防止前梁“低头”，单体支柱穿柱靴并将防倒链悬挂至顶板。工作面工程质量严格执行《煤矿安全生产标准化管理体系基本要求及评分方法(试行)》相关要求。

4.2 组织管理[11]

跟班队长、班长进行现场指挥协调工作，跟班队长为现场安全负责人，班长为工程质量负责人，验收员负责每班对工程质量进行验收。各班组工作人员必须在现场进行交接班，详细交代本班工程进度及存在问题。班长要将各项工作要合理分工，把责任落实到个人，确保工程质量和施工进度。各工种人员必须持证上岗，严禁无证操作。

5 矿压观测

工作面过联络巷历时4 d共计12个小班，期间每2 h对工作面支架压力进行一次统计(每10架一个测点)，同时对超前20 m范围顶板来压情况、联络巷顶底板位移情况进行统计分析[12]。工作面机头推进至距离联络巷10 m时，工作面超前5 m范围顶底板移近量约50 mm，联络巷端头及中部顶板压力逐渐显现，联络巷被拆除巷帮支护的20 m范围开始出现“鼓包”。工作面机头距离联络巷5 m时，工作面超前10 m范围顶底板移近量约100 mm，联络巷顶板出现较为明显的下沉，1#～60#支架压力支撑力明显增大，联络巷被拆除巷帮支护的20 m范围开始出现垮帮，并随着工作面的推进愈加明显，因此决定对联络巷剩余帮部支护进行保留，确保煤墙的稳定及职工作业期间的安全。工作面机头液压支架开始进入联络巷时，顶板压力显现明显，支架前梁受力突增，出现“低头”，工作面超前10 m范围顶底板移近量约200 mm，巷内临时支护的单体支柱钻底接近150 mm，联络巷上端头“#”字木垛受压变形严重，压缩量大于200 mm，对该处顶板采取补打“#”字木垛方式进行了补强支护。当工作面约1/2的液压支架进入联络巷时，工作面超前10 m范围顶底板移近量接近250 mm，联络巷内单体支柱钻底量接近250 mm，顶板下沉量接近100 mm，顶板无明显破碎现象，联络巷未出现明显片帮。工作面最后1台液压支架进入联络巷后，支架压力未出现明显增加，工作面支架整体工况良好，工作面超前10 m范围顶底板移近量约250 mm，此后顶底板移近量无明显增加，煤壁无明显片帮。

整体来看，对联络巷进行“永久补强支护+临时支护”，并将工作面调斜，斜交通过联络巷，同时采用追机、带压、擦顶拉架等技术措施后，过联络巷期间工作面顶板控制效果较为良好，能够实现工作面安全过联络巷。在今后遇到类似情况时，可首先对联络巷端头采用补打单锚索、打“#”字木垛、“单体+铰接顶梁”等措施加强支护，保持顶板稳定性，同时不对通道内帮部的玻璃钢锚杆进行提前回收，以保持煤体的整体性，提高煤体的强度，使煤体能够有效支撑工作面顶板，有利于工作面顶板安全。