陳綱

摘 要：本文以鎮(zhèn)城底煤礦30101工作面過空巷為研究背景，針對(duì)工作面過空巷頂板斷裂、片幫問題，選用水灰比值為8：1時(shí)的高水材料作為充填材料對(duì)空巷進(jìn)行了加強(qiáng)支護(hù)，在工作面回采過程中對(duì)液壓支架的工作阻力進(jìn)行了監(jiān)測，證實(shí)了充填加強(qiáng)支護(hù)的成功性，為安全回采提供了保障。

關(guān)鍵詞：綜采工作面;過空巷;加強(qiáng)支護(hù);工作阻力

在煤炭開采的過程中，工作面過空巷一直是開采難題。在工作面過空巷時(shí)，空巷巷道在超前支承壓力的作用下，巷道極易發(fā)生發(fā)生頂板斷裂、片幫問題，針對(duì)此問題，不同礦井采取了不同的措施，目前對(duì)于空巷的加強(qiáng)支護(hù)方案主要有木垛支護(hù)配合錨桿錨索支護(hù)、鋼筋水泥柱配合錨桿錨索支護(hù)及充填支護(hù)等[1]。本文針對(duì)礦井實(shí)際開采條件，對(duì)30101工作面進(jìn)行了高水充填作業(yè)，通過現(xiàn)象應(yīng)用，充填體有效的控制了圍巖的變形，為工作面順利回采提供了安全保障。

1 工作面生產(chǎn)地質(zhì)條件概況

鎮(zhèn)城底煤礦30101工作面所在采區(qū)為一采區(qū)，工作面走向長度達(dá)到1200m，傾斜長度達(dá)到130m，工作面標(biāo)高約為200m，該工作面內(nèi)煤層性質(zhì)穩(wěn)定，煤層平均厚底約2.8m，傾角約7°。在30101工作面回采的過程中，需要經(jīng)過一條與工作面有一定角度的空巷，該空巷為3205空巷，根據(jù)現(xiàn)場開采測量，空巷斷面寬為4.5m，高為2.5m，整個(gè)空巷長度為300m，空巷采用錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)的方式，在現(xiàn)有支護(hù)方案下，空巷頂板出現(xiàn)冒落現(xiàn)象，在工作面回采的過程中，出現(xiàn)了片幫、老頂斷裂等現(xiàn)象，威脅到回采工作的安全進(jìn)行。因此，為了保證工作面順利過空巷，必須對(duì)3205空巷進(jìn)行支護(hù)工藝的改進(jìn)，維持巷道穩(wěn)定性的同時(shí)，保障工作人員的生命安全。

2 支護(hù)方案改進(jìn)措施

為了保證工作面順利過空巷，對(duì)3205空巷進(jìn)行充填作業(yè)，保證工作面在回采過程中空巷不會(huì)出現(xiàn)冒頂、片幫事故的發(fā)生，充填區(qū)域充填方案示意圖如圖1所示，從圖中可以看出，為了充填作業(yè)的順利高效進(jìn)行，將空巷劃分為8個(gè)等長度的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)巷道長度為37.5m，充填技術(shù)方案如下：

為了便于后期的檢驗(yàn)，在充填作業(yè)開始前，在空巷兩端分別架設(shè)木板和風(fēng)筒布，使空巷兩端形成密閉墻，便于充填作業(yè)的進(jìn)行，為了減少巷道圍巖變形，早密閉墻外架設(shè)一定數(shù)量的單體液壓支柱，液壓支柱的排距為800mm，減少圍巖變形的同時(shí)，保證充填體的完成充填，減少充填體撐倒現(xiàn)象的發(fā)生。準(zhǔn)備工作完成后，在待充填區(qū)域進(jìn)行鉆孔施工，在注漿的過程中，為了保證安全回采的順利進(jìn)行和充填體材料的迅速凝結(jié)，在巷道內(nèi)假設(shè)局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，待第一區(qū)段充填完成后，重復(fù)操作進(jìn)行第二區(qū)域的充填作業(yè)。

2.1 充填作業(yè)流程

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，未進(jìn)行支護(hù)時(shí)，空巷頂板的下沉量已經(jīng)達(dá)到60mm，為了保證充填體的強(qiáng)度，選用水灰比值為8：1時(shí)的高水材料作為充填材料，充填體強(qiáng)度達(dá)到2MPa，注漿工藝中，采用兩臺(tái)型號(hào)為2ZBYSB13.24.2/110- 22的充填泵進(jìn)行充填作業(yè)，兩個(gè)注漿泵配備兩個(gè)注漿吸管和四個(gè)漿液攪拌桶。為了便于注漿設(shè)備的移動(dòng)，將注漿設(shè)備安放在軌道運(yùn)輸巷道內(nèi)，既便于設(shè)備的運(yùn)輸，也方便注漿材料的持續(xù)供應(yīng)。因?yàn)樽{工藝是一個(gè)持續(xù)的工作，在長時(shí)間的作業(yè)過程中，為了保證充填材料不變質(zhì)，在巷道底板鋪設(shè)木板，減少材料與底板的直接接觸，對(duì)于不同的材料，應(yīng)該分開保存，避免材料之間的混合。

充填流程具體如下：①注漿工藝的準(zhǔn)備工作：前一天將所有注漿材料運(yùn)輸至充填作業(yè)點(diǎn)，為注漿作業(yè)提供便利;②為了提高注漿效率，兩臺(tái)攪拌桶給料，兩臺(tái)攪拌桶配料，四臺(tái)攪拌桶同時(shí)運(yùn)行，在攪拌桶上進(jìn)行標(biāo)注提醒工人，以免操作失誤，如此往復(fù)運(yùn)行，直至一個(gè)區(qū)域充填作業(yè)結(jié)束;③一個(gè)區(qū)域注漿工作結(jié)束后，必須及時(shí)對(duì)攪拌桶及管路進(jìn)行清理，方便下一次注漿工作的進(jìn)行。

在整個(gè)注漿過程中，為了保證充填材料的強(qiáng)度，必須注意水量的加入，水量過多過少都影響到充填材料的強(qiáng)度，當(dāng)水量加好之后，再啟動(dòng)攪拌桶進(jìn)行攪拌作業(yè)，保證充填材料的強(qiáng)度;在攪拌過程中，為了攪拌作業(yè)的充分，需保證攪拌時(shí)間在10min之上;當(dāng)充填材料體積較大時(shí)，應(yīng)該人工碾碎再進(jìn)行攪拌作業(yè);在合適配比合理操作的情況下，保證攪拌作業(yè)順利進(jìn)行的同時(shí)，確保漿液及時(shí)送至充填點(diǎn)。

2.2 充填區(qū)域施工作業(yè)要求

對(duì)于充填區(qū)域的施工作業(yè)，要求如下：①在施工過程中，必須保證通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，且施工工藝需依次進(jìn)行，不得出現(xiàn)跳躍、錯(cuò)亂現(xiàn)象;②液壓支架必須保證充分接頂，底部牢靠，在注漿工藝時(shí)不會(huì)出現(xiàn)傾斜等現(xiàn)象;③保證密閉墻的密封性，在注漿過程中，需要隨時(shí)觀察，確保不會(huì)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象的發(fā)生;④因?yàn)橄锏理敯宓牟黄秸?，在漿液接觸巷道頂部時(shí)，應(yīng)再持續(xù)注漿5min左右，出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象及時(shí)采取相應(yīng)措施;⑤充填作業(yè)后，及時(shí)關(guān)掉設(shè)備電源。

2.3 充填作業(yè)人員調(diào)用

根據(jù)礦井實(shí)際情況，在充填作業(yè)時(shí)，共需布置工作人員9名，其中作業(yè)隊(duì)長一名，主要負(fù)責(zé)充填作業(yè)的協(xié)調(diào)工作;兩名工作人員進(jìn)行物料的運(yùn)輸和添加;三名工作人員負(fù)責(zé)充填作業(yè);一名工作人員負(fù)責(zé)充填設(shè)備的啟動(dòng)和停止，兩名工作負(fù)責(zé)設(shè)備及管路的清洗工作。

3 工作面過空巷礦壓檢測

充填作業(yè)完成后，為了了解充填效果對(duì)工作面回采的影響，對(duì)工作面液壓支架的工作阻力進(jìn)行了監(jiān)測，支架布置在距離工作面端頭約25m的位置，為了充分觀測超前支承壓力對(duì)充填體的影響，在距離運(yùn)輸巷道25m和回風(fēng)巷道25m的位置分別架設(shè)液壓支架，通過6臺(tái)液壓支架的工作阻力，觀測充填效果。

觀測方案如下：當(dāng)工作面距離空巷40m處進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)回采至空巷巷道25m處結(jié)束第一階段的監(jiān)測;當(dāng)工作面回采至空巷巷道90m處開始監(jiān)測，回采至空巷巷道120m結(jié)束第二階段的監(jiān)測;當(dāng)工作面回采至空巷巷道180m處開始監(jiān)測，回采至空巷巷道結(jié)束時(shí)完成第三階段的監(jiān)測;保證每天都進(jìn)行監(jiān)測。

圖2為第二階段液壓支架工作阻力變化曲線，從圖中可以看出，當(dāng)監(jiān)測日期再10月22日前，三臺(tái)液壓支架的工作阻力差值都小于40kN，可認(rèn)為三臺(tái)液壓支架的工作阻力值相等，在22日之后，三臺(tái)支架的工作阻力值最大為105kN，可見，在工作面經(jīng)過空巷時(shí)，在超前支承壓力作用下巷道發(fā)生變形，在充填體的充填作用下，頂板與充填體一起受力變形，在壓力作用下，充填材料被壓密，導(dǎo)致巷道與充填體發(fā)生協(xié)調(diào)變形，根據(jù)現(xiàn)場觀測，運(yùn)輸巷道液壓支架工作阻力變化與回風(fēng)巷道液壓支架工作阻力變化規(guī)律相近，間接證明了空巷充填作業(yè)充分，雖然發(fā)生一定程度的變形，但是整體變形量較小，未發(fā)生片幫冒頂?shù)仁鹿?，且液壓支架的工作阻力都在額定范圍內(nèi)，證實(shí)了充填作業(yè)的成功性。

4 結(jié)論

本文針對(duì)鎮(zhèn)城底煤礦30101工作面過空巷時(shí)，片幫、老頂斷裂等現(xiàn)象，對(duì)空巷支護(hù)工藝進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在改進(jìn)后的高材料充填作業(yè)下，對(duì)工作面過空巷時(shí)的液壓支架工作阻力進(jìn)行了監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)高水材料充填作業(yè)有效維持了空巷圍巖的變形，為工作面順利回采提供了安全保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭文翔.長壁工作面過空巷頂板穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)特征研究[J].煤礦安全，2014，04：51-53+57.