程朋輝，田超超，何文帥，賀 煜

(陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 延安 727307)

0 引言

隨著煤礦生產(chǎn)工作的繼續(xù)深入，井下巷道“縱橫交錯”，工作面在推采過程中可能遇到某些貫穿工作面的巷道(如聯(lián)絡(luò)巷、措施巷等)[1]，后期在階段回采過程中并不計劃進行工作面搬遷以繞過這些貫穿工作面的巷道，而是直接穿過這些巷道繼續(xù)進行采煤[2]。為了保證施工效率和安全性，需要制定詳細的支護設(shè)計作為過廢棄巷道的技術(shù)指導(dǎo)。

該工作面分為東西兩段，工作面中部布置的一條聯(lián)絡(luò)巷作為回采東翼煤層的運輸聯(lián)絡(luò)巷，在準備回采西段原煤時，為了提高回采效率和原煤回收率，減少工作面搬遷帶來的影響，決定將工作面直接穿過聯(lián)絡(luò)巷進入西段進行采煤作業(yè)[3]。

1 工作面概況

1.1 工作面基本情況

工作面長180 m，平均采高2.4 m，工作面采用148臺液壓支架進行支護。其中：147臺ZY3400/12/26液壓支架和1臺ZZT5400/15/27端頭支架(在工作面機尾)；配套一部刮板輸送機，型號為SGZ630/2×160；采煤機為MG180/420-WD。運輸順槽布置一部SZZ630/90轉(zhuǎn)載機、一部JSD-100/2×75膠帶輸送機，皮帶機頭位于運輸順槽與聯(lián)絡(luò)巷交叉點；聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)鋪設(shè)一部SD-80型皮帶，煤壁兩幫分別敷設(shè)有供排水管路、供電電纜、信號電纜。

1.2 聯(lián)絡(luò)巷支護情況及頂?shù)装鍘r性

聯(lián)絡(luò)巷長度為180 m，斷面為矩形3 000 mm×2 500 mm(高×寬)，頂板支護形式為“錨桿+錨索梁+鋼筋網(wǎng)”聯(lián)合支護。錨桿為螺紋鋼錨桿φ20 mm×2 200 mm，間排距800 mm×800 mm，“五-五”“矩形布置”；錨索梁支護中，錨索梁長3 000 mm，排距2 400 mm；錨索分為φ17.8 mm×8 300 mm與φ21.8 mm×10 300 mm，2種錨索交叉支護，一梁三鎖，間距1 100 mm。

兩幫支護形式為“錨桿+塑鋼網(wǎng)+鋼筋梯子”聯(lián)合支護。錨桿采用φ18 mm×1 850 mm玻璃鋼錨桿，間排距800 mm×1 000 mm，布置方式采用“三-三”矩形布置；塑鋼網(wǎng)規(guī)格為2 000 mm×5 400 mm；鋼筋梯子梁采用φ12 mm的圓鋼焊接而成，規(guī)格為80 mm×1 900 mm。如圖1所示。

圖1 聯(lián)絡(luò)巷永久支護布置Fig.1 Arrangement of permanent support for connecting roadway

工作面頂?shù)装鍘r性情況見表1。

表1 工作面頂?shù)装迩闆rTable 1 Roof and floor conditions of working face

2 過聯(lián)絡(luò)巷技術(shù)方案

對聯(lián)絡(luò)巷采用“單體支柱+礦工鋼”進行聯(lián)合支護。在聯(lián)絡(luò)巷與運輸順槽、回順交叉點各架設(shè)一組“#”木垛加強支護；對工作面兩順槽超前50 m范圍采用雙排單體配合鉸接頂梁進行支護。工作面推采至聯(lián)絡(luò)巷15 m處開始調(diào)斜工作面，當機頭距聯(lián)絡(luò)巷0.6 m時工作面正刀推采，斜交通過該聯(lián)絡(luò)巷；在通過該聯(lián)絡(luò)巷時，逐步依次撤除聯(lián)絡(luò)巷中的單體支柱，礦工鋼壓在液壓支架頂梁上部，因此不進行回收。對聯(lián)絡(luò)巷靠近運輸順槽一側(cè)(工作面調(diào)斜后先通過該側(cè)聯(lián)絡(luò)巷)20 m范圍內(nèi)的幫部支護進行拆除回收，防止鋼筋梯子梁卷入滾筒發(fā)生機電事故，后期根據(jù)聯(lián)絡(luò)巷來壓及片幫情況決定是否拆除其余段幫部支護。

3 過聯(lián)絡(luò)巷施工步驟

3.1 對聯(lián)絡(luò)巷進行臨時支護

巷道設(shè)備管線拆除完畢、底板墊平后，需對巷道進行補強支護。采用DW-2.8單體支柱配合11#礦用礦工鋼進行補強支護。鋼梁長度3 400 mm，每根鋼梁下支設(shè)5根單體支柱，支柱間距750 mm，排距1 000 mm，單體支柱穿柱靴，設(shè)置防倒鏈。工作面聯(lián)絡(luò)巷支護斷面如圖2所示，工作面聯(lián)絡(luò)巷支護俯視圖如圖3所示。

圖2 工作面聯(lián)絡(luò)巷支護斷面Fig.2 Supporting section of connecting roadway in working face

圖3 工作面聯(lián)絡(luò)巷支護俯視Fig.3 The top view of the supporting roadway in the working face

3.2 對兩順槽超前段及三角區(qū)進行臨時支護

當工作面回采至距離聯(lián)絡(luò)巷50 m時，在聯(lián)絡(luò)巷與運輸順槽、回風(fēng)順槽交叉點各架設(shè)一組“#”木垛，超前支護采用雙排單體配合鉸接頂梁支護[4]，支護長度不得小于50 m。

3.3 工作面通過聯(lián)絡(luò)巷步驟

第1階段：工作面推采至距離聯(lián)絡(luò)巷15 m處開始調(diào)斜工作面，對聯(lián)絡(luò)巷靠近運輸順槽一側(cè)20 m范圍內(nèi)的幫部支護進行拆除回收，后期根據(jù)來壓情況決定是否拆除其余段幫部支護[5]。

工作面進行分段割煤進行調(diào)斜[6]。調(diào)斜步驟為：采煤機從機頭割透三角煤并向機尾割煤至60#支架后，返回機頭，繼續(xù)割三角煤并割煤至100#支架，再次返回機頭，繼續(xù)機頭割三角煤并吃通刀，以上為一個循環(huán)，每一個循環(huán)機頭割3刀推進1.8 m，機尾割1刀推進0.6 m；直至工作面機頭超前機尾9.6 m，完成工作面調(diào)斜，此時，機尾距離工作面10.2 m，機頭距離工作面0.6 m。工作面調(diào)斜示意圖如圖4所示。

圖4 工作面調(diào)斜示意Fig.4 Schematic diagram of working face inclination adjustment

第2階段：調(diào)斜工作結(jié)束，工作面機頭距聯(lián)絡(luò)巷0.6 m，開始平行推進[7]。

工作面平推采一刀煤后揭露運輸聯(lián)絡(luò)巷，開始過聯(lián)絡(luò)巷作業(yè)，作業(yè)方式為正規(guī)循環(huán)作業(yè)，整體作業(yè)分為3步，共計23刀。①正規(guī)循環(huán)割煤7刀后，1#支架進入實體煤墻0.6 m，148#支架距聯(lián)絡(luò)巷5.4 m；②繼續(xù)正規(guī)循環(huán)割煤9刀后，148#支架進入聯(lián)絡(luò)巷；③繼續(xù)正規(guī)循環(huán)割煤7刀后，148#支架進入實體煤墻0.6 m。

工作面過聯(lián)絡(luò)巷示意圖如圖5所示。

圖5 工作面過聯(lián)絡(luò)巷示意Fig.5 The working face passing through the connecting roadway

第3階段：工作面順利通過聯(lián)絡(luò)巷后，開始調(diào)直工作面[8]。

采煤機從機尾割透三角煤并向機頭割煤至84#支架后，返回機尾，再次割透下一循環(huán)三角煤并割煤至64#支架，再次返回機頭，割透下一循環(huán)三角煤并吃通刀，依次循環(huán)直至工作面調(diào)直，工作面調(diào)直后方可正常采煤。工作面通過聯(lián)絡(luò)巷后示意圖如圖6所示。

圖6 工作面通過聯(lián)絡(luò)巷后示意Fig.6 The working face after passing through the connecting roadway

3.4 過聯(lián)絡(luò)巷單體回撤[9]工序

聯(lián)絡(luò)巷每一組臨時支護由1根工字鋼和5根單體組成，1#支架進入聯(lián)絡(luò)巷后，每個正規(guī)循環(huán)結(jié)束，沿著回采方向和推采進度依次回撤靠近工作面的第一排單體，單體回撤后，沿礦工鋼底部進行移架作業(yè)，礦工鋼不進行回收，以達到加強支護的目的。

依次循環(huán)，使工作面逐步通過聯(lián)絡(luò)巷，共計16刀循環(huán)后，所有單體被回撤完畢，所有礦工鋼被留在支架頂梁上方。

4 安全技術(shù)措施及組織管理

4.1 安全技術(shù)措施[10]

采煤司機在割煤過程中，必須嚴格控制采高與聯(lián)絡(luò)巷高度相同。堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)，液壓支架工跟機、帶壓、擦頂拉架。推移刮板輸送機時，嚴禁出現(xiàn)急彎。過聯(lián)絡(luò)巷期間，每班開工前，跟班隊長必須對工作面及111聯(lián)絡(luò)巷的安全情況進行全面檢查，確認安全后，方可準許工人進入工作地點。每個作業(yè)人員必須經(jīng)常檢查作業(yè)地點附近的圍巖和支護情況，當發(fā)現(xiàn)有不安全隱患時，必須立刻向現(xiàn)場領(lǐng)導(dǎo)匯報，消除隱患后，方可繼續(xù)作業(yè)。工作面過聯(lián)絡(luò)巷期間，必須在聯(lián)絡(luò)巷兩端頭設(shè)置警戒線并掛警示牌“禁止進入”。檢修維護好工作面三機，確保運行可靠。在過聯(lián)絡(luò)巷全過程中，所有人員必須聽從班長、跟班隊長指揮，堅守崗位，做好自保、互保和聯(lián)保工作，以確保整個作業(yè)過程安全順利進行。當采煤機割至聯(lián)絡(luò)巷時，必須由班長現(xiàn)場跟機指揮，首先降低機頭滾筒高度，然后緩慢抬高滾筒至割完上部煤(防止割聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)錨索)，采煤機通過該段后，方可正常割煤。拆除“#”型木垛前，必須采用“單體+鉸接頂梁”進行臨時支護，由上而下，依次拆除，整齊碼放在工作面超前支護范圍外，作業(yè)過程中如有異常及時撤人。液壓支架前梁壓力突然增大時，為防止支架被壓死，應(yīng)及時在支架頂梁下方支設(shè)單體支柱將支架前梁撐起，防止前梁“低頭”，單體支柱穿柱靴并將防倒鏈懸掛至頂板。工作面工程質(zhì)量嚴格執(zhí)行《煤礦安全生產(chǎn)標準化管理體系基本要求及評分方法(試行)》相關(guān)要求。

4.2 組織管理[11]

跟班隊長、班長進行現(xiàn)場指揮協(xié)調(diào)工作，跟班隊長為現(xiàn)場安全負責(zé)人，班長為工程質(zhì)量負責(zé)人，驗收員負責(zé)每班對工程質(zhì)量進行驗收。各班組工作人員必須在現(xiàn)場進行交接班，詳細交代本班工程進度及存在問題。班長要將各項工作要合理分工，把責(zé)任落實到個人，確保工程質(zhì)量和施工進度。各工種人員必須持證上崗，嚴禁無證操作。

5 礦壓觀測

工作面過聯(lián)絡(luò)巷歷時4 d共計12個小班，期間每2 h對工作面支架壓力進行一次統(tǒng)計(每10架一個測點)，同時對超前20 m范圍頂板來壓情況、聯(lián)絡(luò)巷頂?shù)装逦灰魄闆r進行統(tǒng)計分析[12]。工作面機頭推進至距離聯(lián)絡(luò)巷10 m時，工作面超前5 m范圍頂?shù)装逡平考s50 mm，聯(lián)絡(luò)巷端頭及中部頂板壓力逐漸顯現(xiàn)，聯(lián)絡(luò)巷被拆除巷幫支護的20 m范圍開始出現(xiàn)“鼓包”。工作面機頭距離聯(lián)絡(luò)巷5 m時，工作面超前10 m范圍頂?shù)装逡平考s100 mm，聯(lián)絡(luò)巷頂板出現(xiàn)較為明顯的下沉，1#～60#支架壓力支撐力明顯增大，聯(lián)絡(luò)巷被拆除巷幫支護的20 m范圍開始出現(xiàn)垮幫，并隨著工作面的推進愈加明顯，因此決定對聯(lián)絡(luò)巷剩余幫部支護進行保留，確保煤墻的穩(wěn)定及職工作業(yè)期間的安全。工作面機頭液壓支架開始進入聯(lián)絡(luò)巷時，頂板壓力顯現(xiàn)明顯，支架前梁受力突增，出現(xiàn)“低頭”，工作面超前10 m范圍頂?shù)装逡平考s200 mm，巷內(nèi)臨時支護的單體支柱鉆底接近150 mm，聯(lián)絡(luò)巷上端頭“#”字木垛受壓變形嚴重，壓縮量大于200 mm，對該處頂板采取補打“#”字木垛方式進行了補強支護。當工作面約1/2的液壓支架進入聯(lián)絡(luò)巷時，工作面超前10 m范圍頂?shù)装逡平拷咏?50 mm，聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)單體支柱鉆底量接近250 mm，頂板下沉量接近100 mm，頂板無明顯破碎現(xiàn)象，聯(lián)絡(luò)巷未出現(xiàn)明顯片幫。工作面最后1臺液壓支架進入聯(lián)絡(luò)巷后，支架壓力未出現(xiàn)明顯增加，工作面支架整體工況良好，工作面超前10 m范圍頂?shù)装逡平考s250 mm，此后頂?shù)装逡平繜o明顯增加，煤壁無明顯片幫。

整體來看，對聯(lián)絡(luò)巷進行“永久補強支護+臨時支護”，并將工作面調(diào)斜，斜交通過聯(lián)絡(luò)巷，同時采用追機、帶壓、擦頂拉架等技術(shù)措施后，過聯(lián)絡(luò)巷期間工作面頂板控制效果較為良好，能夠?qū)崿F(xiàn)工作面安全過聯(lián)絡(luò)巷。在今后遇到類似情況時，可首先對聯(lián)絡(luò)巷端頭采用補打單錨索、打“#”字木垛、“單體+鉸接頂梁”等措施加強支護，保持頂板穩(wěn)定性，同時不對通道內(nèi)幫部的玻璃鋼錨桿進行提前回收，以保持煤體的整體性，提高煤體的強度，使煤體能夠有效支撐工作面頂板，有利于工作面頂板安全。

6 結(jié)語

(1)綜采工作面通過聯(lián)絡(luò)巷時，工作面頂板管理難度大，極易發(fā)生安全事故，應(yīng)在巷內(nèi)原始支護的基礎(chǔ)上，配合補打錨索、錨桿、“單體支柱+礦工鋼”“#”字木垛等方式進行補強支護[13]。

(2)根據(jù)綜采工作面實際情況，在距聯(lián)絡(luò)巷一定距離時，提前調(diào)斜工作面，確保工作面推進至聯(lián)絡(luò)巷時，工作面已完成調(diào)斜工作。

(3)通過聯(lián)絡(luò)巷期間，為盡快通過目標巷道，采用三班作業(yè)，使工作面一端先通過聯(lián)絡(luò)巷，并逐步使其他支架通過，期間必須堅持做到追機、擦頂、帶壓移架，保證支架初撐力不小于24 MPa。

(4)要重點對聯(lián)絡(luò)巷與順槽交叉口進行補強支護，確保頂板下沉、破碎處在可控范圍內(nèi)。