劉 洋

（長治三元中能煤業(yè)有限公司，山西 長治 046600）

由于礦井開采設(shè)計變更或受小煤窯無序開采影響，礦井在生產(chǎn)過程中會遇到空巷情況[1]?；夭晒ぷ髅孢^空巷會導(dǎo)致采面推進(jìn)緩慢、頂板來壓顯著，會給采面生產(chǎn)安全帶來不利影響[2-4]。文中以三元中能煤礦二采區(qū)2303綜放工作面過空巷為工程背景，針對采面實際情況提出針對性過空巷技術(shù)，實現(xiàn)了采面安全、快速過空巷，取得顯著應(yīng)用效果。

1 工程概況

中能煤業(yè)有限公司二采區(qū)2303開采的3號煤層平均厚5.25 m，傾角7°，采用綜放開采工藝，采放比為1：0.81。3號煤層煤層結(jié)構(gòu)較為簡單，中間有1～2層厚0.15～0.40 m泥巖或炭質(zhì)泥巖夾矸。采面可采長度1 541.5 m、斜長274.9 m，工業(yè)儲量4.4 Mt。煤層頂板以砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，底板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主。由于受到開采設(shè)計變更影響，2303綜放工作回采過程中會遇到空巷，該空巷沿3號煤層底板掘進(jìn)，長、寬、高分別為32.5 m、7 m及3.5 m，采用錨網(wǎng)索支護(hù)。具體采面與空巷位置關(guān)系見圖1。

圖1 采面與空巷位置關(guān)系

2 采面過空巷頂板礦壓顯現(xiàn)分析

2.1 覆巖斷裂分析

隨著2303綜放工作推進(jìn)與空巷間距離不斷縮短，在采面開采引起的超前采動支承壓力影響下，采面與空巷間小煤柱容易變形、破碎，繼而增加覆巖基本頂在空巷上斷裂可能，造成頂板突然來壓，給采面過空巷帶來不利影響[5-6]。因此，避開采面過空巷期間頂板來壓，同時給空巷頂板足夠支撐強度，是確保采面安全、快速通過空巷的重要措施。

2.2 采面周期來壓

根據(jù)采面上部 （靠近回風(fēng)巷）105～112號液壓支架、中部48～55號液壓支架、下部（靠近主運巷）4～11號液壓支架工作阻力監(jiān)測情況，獲取到的5次周期來壓統(tǒng)計情況見表1。

表1 采面周期來壓統(tǒng)計

采面空巷主要集中在下部位置，即為靠近主運巷側(cè)，周期來壓步距介于11.4～17.3 m，平均13.96 m。當(dāng)采面與空巷相距30 m時，理論上會有2～3次周期來壓，為避免采面揭露空巷時出現(xiàn)周期來壓，當(dāng)采面與空巷相距4 m時，即采取讓壓、等壓措施，采面來壓后即采取提升采面推進(jìn)速度避免周期來壓對采面過空巷造成不利影響，確保采面順利通過空巷。

2.3 綜放支架下沉量監(jiān)測

在采面與空巷相距30 m時即在采面綜放支架（靠近主運巷編號1～22號支架）上每隔3架布置一個測點，共計布置7個測點，用以監(jiān)測采面支架立柱行程變化情況。具體采面與空巷相距16 m、12 m、6 m、4 m時支架行程變化監(jiān)測結(jié)果見圖2。

圖2 支架行程變化監(jiān)測結(jié)果

從圖中看出，采面與空巷相距從16 m推進(jìn)至12 m時，液壓支架立柱行程變化不明顯，布置的測點中立柱行程變化量介于-5～22 cm，整體來說立柱行程變化量較小，表明采面頂板整體處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)采面與空巷間距從12 m縮短至6 m時，立柱行程變化量介于40～65 mm，立柱行程較采面與空巷相距12 m發(fā)生顯著變化，表明頂板在此階段活動頻繁；當(dāng)采面與空巷間距從6 m縮短至4 m時，立柱行程變化量介于26～5 cm，立柱行程變化量多為負(fù)值，表明立柱出現(xiàn)回縮，此時2303綜放工作面覆巖基本頂出現(xiàn)周期性破斷，在此階段應(yīng)重點關(guān)注支架下沉量，避免出現(xiàn)來壓過大導(dǎo)致支架被壓死。

3 采面過空巷技術(shù)措施

3.1 空巷加強支護(hù)

為了避免采面過空巷期間空巷頂板垮落，在采面與空巷相距30 m以上時即采用錨索、單體支柱以及工字鋼對空巷進(jìn)行加強支護(hù)。在空巷頂板上補打錨索（規(guī)格21.6 mm×6 300 mm），間排距均為2 000 mm，采用工字鋼梁布設(shè)棚梁，在棚梁下方采用穿鞋單體（間距分別為600 mm、1 000 mm，排距均為1 000 mm）進(jìn)行支護(hù)，單體通過軟連接方式連接，具體空巷補強支護(hù)設(shè)計見圖3。

圖3 空巷補強支護(hù)設(shè)計

3.2 采面調(diào)斜

在采面過空巷期間應(yīng)將采面調(diào)斜，從而減少采面一次揭露空巷面積，采面調(diào)斜角度越大，采面揭露空巷面積越小。為了確保采面兩端頭出口頂板穩(wěn)定，避免刮板輸送機竄頭或竄尾，當(dāng)采面推進(jìn)至與空巷相距30 m位置時，開始采面調(diào)斜。采面選用的型號SGB420/30D刮板運輸機調(diào)斜角度應(yīng)控制在4°～6°間，若角度過大容易造成竄頭或竄尾問題。具體采面調(diào)斜計算見圖4。

圖4 采面調(diào)斜計算

2303工作面斜長275 m，采用的刮板輸送機長度為279 m，刮板輸送機機尾、機頭均超采面2 m。

設(shè)定機尾超前機頭20 m，圖4中AB段表示采面斜長275 m，AC段表示機尾超前機頭距離，為20 m。計算得出BC段長度（采面調(diào)斜后長度）為275.73 m。BC長度小于刮板輸送機長度，因此機尾超前機頭20 m可以滿足刮板輸送機性能要求，此時采面調(diào)斜角為4.2°，在刮板輸送機合理調(diào)斜角以內(nèi)。在工作面與空巷相距30 m時，即開始調(diào)斜采面。

3.3 采面調(diào)整及圍巖控制

由于空巷底板較采面底板高度高0.2～0.5 m。因此，當(dāng)采面與空巷相距10 m間距時開始爬坡，確保采面過空巷時底板標(biāo)高與空巷底板標(biāo)高處于同一水平內(nèi)。避免采面底板與空巷底板間出現(xiàn)臺階而影響采面正常生產(chǎn)。

采面過空巷期間液壓支架應(yīng)緊密接頂，支架初撐力處于設(shè)計范圍內(nèi)，同時泵站壓力應(yīng)在30 MPa以上。采面過空巷期間監(jiān)測到綜放支架最大工作阻力達(dá)到32 MPa。因此，采面過空巷期間應(yīng)盡量快速推進(jìn)，減少采面過空巷時間，從而避免長時間、大范圍空頂造成漏頂事故。

4 效果分析及支護(hù)補強

在空巷內(nèi)每隔5 m布置一個測點，共計6個測點（1～6號測點原始值分別為3.36 m、3.45 m、3.41 m、3.43 m、3.37 m、3.35 m），對采面距空巷不同距離時巷道頂?shù)装甯叨茸兓闆r進(jìn)行監(jiān)測，具體監(jiān)測結(jié)果見圖5。從圖中看出，隨著采面與空巷間距不斷縮小，空巷內(nèi)頂?shù)装甯叨瘸士s小趨勢。當(dāng)采面與空巷相距6 m之前，空巷頂?shù)装甯叨茸兓苄?，對空巷穩(wěn)定基本不造成影響；當(dāng)采面與空巷相距4 m時，由于受到頂板周期來壓影響以及采面采動壓力影響，空巷頂?shù)装甯叨乳_始明顯縮?。划?dāng)采面與空巷相距2 m時，空巷頂板底板高度顯著降低，同時部分支柱有壓彎變形、支柱底陷入底板。因此，需要再次對空巷進(jìn)行補強支護(hù)。

圖5 空巷頂?shù)装甯叨缺O(jiān)測結(jié)果

當(dāng)采面與空巷間距2 m時在空巷頂板穩(wěn)定巖層區(qū)域施工錨索、并加密單體（將單體間距由1.0 m縮小至0.8 m）等方式進(jìn)行加固，具體支護(hù)加固方式見圖6。對空巷再次補強后，采面過空巷期間空巷頂?shù)装甯叨仁冀K位置在3.1 m左右，未再出現(xiàn)支柱彎曲、支柱底陷入底板等問題，同時由于采面與空巷相距4 m時出現(xiàn)頂板來壓，在采面過空巷期間礦壓顯現(xiàn)一直較為穩(wěn)定，采面耗時4天快速通過空巷。

圖6 支護(hù)加固方式

5 結(jié)語

對2303綜放工作面礦壓顯現(xiàn)情況進(jìn)行觀測，并根據(jù)采面實際生產(chǎn)情況提出具體過空巷技術(shù)，實現(xiàn)了采面安全、快速過空巷，取得主要成果為：

1）采面過空巷時應(yīng)加強礦壓觀測，由于2303綜放工作面內(nèi)空巷寬為7 m，頂板到周期來壓步距平距為13.96 m，因此可在采面與空巷相距4 m時采取等壓、讓壓措施，避免在過空巷期間頂板出現(xiàn)周期來壓。采面與空巷交匯前空巷頂?shù)装遄冃瘟看髸r，可采用在頂板施工補強錨索、加密單體方式控制空巷變形。

2）當(dāng)采面與空巷相距30 m時即采用錨索、鋼梁以及工字鋼對空巷進(jìn)行補強支護(hù)。SGB420/30D刮板輸送機最大調(diào)斜角在4°～6°采用理論計算方法得到當(dāng)采面與空巷相距30 m時調(diào)斜可確保揭露空巷時機尾超前機頭20 m，減少采面一次揭露空巷面積。

3）文中詳細(xì)對采面過空巷時空巷補強支護(hù)措施進(jìn)行闡述，并給出采面調(diào)斜計算方法，研究成果可為其他礦井采面過空巷提供一定參考。