馮建川

(山西潞安集團蒲縣常興煤業(yè)有限公司，山西蒲縣041200)

0 引言

一直以來，工作面過空巷始終屬于煤礦開采的一大問題?？障锔浇纬蓱袇^(qū)、降低區(qū)等，正是因為這一個原因，導致巷道嚴重變形，支架受力大等安全隱患。常興煤業(yè)為提高2#煤回收率，開始回收原小煤窯的采區(qū)煤柱，初步預測煤炭儲量在500 萬t 以上，為盡可能地增加采出率，需要細致深入地探討這一問題。

1 項目基本情況

常興煤業(yè)2201 煤柱回收工作面埋深78 ～85 m，煤層厚1.65 m，平均傾角3°，煤塵有爆炸性。切眼長度為150 m，可采長度500 m，可采量16.8 萬噸。工作面采用傾向長壁后退式一次采全高綜合機械化采煤方法，頂板管理為全部垮落法，工作面采高1.8 m。

2 空巷穩(wěn)定性

空巷圍巖結(jié)構(gòu)力學模型如圖1。

圖1 空巷圍巖結(jié)構(gòu)力學模型

大多數(shù)空巷順煤層分布，按照力學原理分析其上方巖塊，得出避免巖塊滑落的支護阻力P 是:

P 作用在1/2b 位置，其合力位置是1/3d。通過上面的公式能夠得出下面的關系，具體見圖2。

圖2 空巷穩(wěn)定分析

空巷寬度提高時，其需要的支護阻力同樣不斷提高，b =4，13 m，支護阻力分別是4 200 kN，11 000 kN。為充分確保順利通過空巷區(qū)，需要妥善進行支護，使支護阻力在11 000 kN 以上。所需支護阻力隨著基本頂厚的增加而增加。支護阻力隨著支架工作阻力提高而下降。

3 空巷圍巖控制

3.1 回采巷道支護方案

1)運輸巷。頂板通過5 根高強度螺紋鋼錨桿(間排距1 m×1 m)，每隔3 m 配備2 根錨索，錨固長度1.8 m，各錨索輔助以槽鋼和鋼板各1 塊，1 套鎖具;4 根高強度螺紋鋼錨桿，支護兩幫，排距1 m。

2)回風巷。頂板通過6 根高強度螺紋鋼錨桿，排距1 m。每隔2.5 m 配備2 根錨索，其他的參數(shù)與上面相同。4 根高強度螺紋鋼錨桿支護兩幫，排距0.8 m。因回風巷巷道嚴重變形，為使得支護效果提升，在其中增添工字鋼棚，棚距0.8 m。

3.2 空巷支護

1)變電所。半空巷，從底板爬坡到頂板，長39 m，修復后通過錨網(wǎng)支護，同時間隔4 m 輔以木垛，木垛中間通過大板聯(lián)鎖?；夭蓵r此巷道不會對工作面產(chǎn)生很大的作用，移架時支架一定要充分確保和大板棚間良好接頂。同時，底板存在若干構(gòu)筑物，回采過程中需要充分確保人員站位，避免甩出鐵器之后傷害到人員。

2)回風巷。沿煤層底板布置，修復后支護方式與變電所相同。工作面到底層空巷時，需要將采高降低，最大限度地防止前滾筒割到回風巷頂板的支護器具，也就是需要充分確保其頂板處于穩(wěn)定狀態(tài)之中，頂層巷道的支護材料掉到刮板輸送機時，需要盡可能快地將其取出來。

3)運輸巷車場。這一部分的過空巷應對方法和上面的回風巷相同。

4 過空巷安全策略與回采效果

4.1 割煤控制

按照工作面頂板壓力現(xiàn)狀，考慮到其壓力顯現(xiàn)與煤墻垮落狀況，當離空巷3 ～5 m 的時候，一定要最大限度地控制采高，防止采高過低，壓死支架;過空巷或冒落區(qū)時，必須保證帶壓擦頂移架，控制好頂板，盡可能的避免該范圍進一步拓寬。

4.2 兩巷超前支護

過平行空巷時，兩巷超前30 m 支護，主要是通過π 型梁配單體住進行，同時需要使棚距保持在0.8 m。

4.3 頂板管理

回采期間，必須控制割煤速度。過平行空巷期間，要適當進行工作面的調(diào)斜，即確保機頭最早抵達空巷內(nèi)側(cè)，一定不能讓機頭機尾一起抵達，從而降低揭露空巷的控頂面積。與空巷接近時，煤壁厚度不斷減小，非常容易片幫、冒頂，這期間需要適當減小割煤速度，同時在割煤之前一定要做好超前移架(支架)，在此基礎上，還需要通過坑木來護頂，如果空巷位置出現(xiàn)頂板垮落，必須用坑木來填充空頂位置，從而加強頂板支護?？障锉┞恫课唬仨毘耙瞥鲋Ъ?。護頂坑木必須最大限度地切頂，同時橫穿外幫煤墻，割煤過程中一定要小心，避免割到坑木，同時還需要避免甩出物料造成人身傷害。如果頂板有所下降，機組無法順利經(jīng)過時，必須進行挑頂作業(yè)。工作面片幫現(xiàn)象非常明顯時，必須打護幫柱(位置是煤壁處)，避免發(fā)生冒頂事故。必要時，在過空巷期間支架間增加金屬防護網(wǎng)，通過這種方法避免冒落矸石造成一定的事故。

過平行空巷內(nèi)側(cè)煤壁時，空巷里面有錨桿支護，需要停止采煤機，閉鎖刮板輸送機，派人將錨桿取出來。當機組滾筒被金屬物纏繞時，機組應當后退3 m，停機，閉鎖，并且打設護幫柱加強支護，無任何危險的前提下，派人將刮板輸送機中的錨桿取出來。過底板空巷時，需要超前20 m 支護，如果空巷完整，可以采用玻璃鋼錨桿進行，如果空巷頂幫比較破碎，采用木垛進行支護。

4.4 回采效果

煤柱回收工作面進入到空巷1 ～2 m 位置，支架壓力相對偏大，工作面冒頂、煤壁片幫程度加劇，在充分保證支架初撐力的前提條件下，并采取相應的應對策略之后，推進時沒有出現(xiàn)嚴重冒頂、支架倒架等不利局面。期間工作面附近煤巖應力高度集中，來壓明顯，但由于推進迅速，來壓強度并非十分大，盡管巷道出現(xiàn)了相對較大的變形，并未妨礙正常組織生產(chǎn)。順利回采到煤炭16.8 萬t，一方面使煤炭采出率顯著提升，另一方面提高了經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

我們構(gòu)建了煤柱回收工作面空巷圍巖結(jié)構(gòu)力學模型，研究了空巷支護阻力與寬度、支架支護阻力、基本頂厚度的聯(lián)系;分析了回采巷道支護、空巷圍巖穩(wěn)定控制技術;為充分確保工作面順利過空巷時，我們制定了相應的策略:兩巷超前支護、割煤控制、頂板管理等有效方法，為煤柱回收工作面順利推進提供了堅實的保障。