喬 磊

（西山煤電（集團(tuán)）公司屯蘭礦，山西 古交 030200）

空巷是綜采工作在推進(jìn)過程中需通過的硐室、巷道。 綜采工作面在生產(chǎn)過程中，如遇到空巷，很容易造成大面積的冒頂，造成嚴(yán)重安全隱患，但如果綜采面直接跳過空巷區(qū)域重新開切眼，將會造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)[1]。在煤炭資源日益緊張的背景下，掌握綜采工作面過平行全長大斷面空巷的技術(shù)，在保證回采安全的前提下，對于提高資源回采率、節(jié)約開采成本和保證回采進(jìn)度具有十分重大的意義[2-3]。本文針對屯蘭礦18403 工作面過空巷技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用探索。

1 工程概況

屯蘭礦18403 工作面位于南翼下組煤盤區(qū)右翼，工作面沿8 號煤頂板掘進(jìn)，煤層總厚度為1.9～3.3 m，平均厚度2.75 m，局部含有一層夾矸，夾矸總厚0.2～0.5 m，平均0.34 m。工作面整體呈單斜構(gòu)造，向南西傾斜，煤層傾角3°～6°，平均4°。該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，斷層、陷落柱不發(fā)育。 18403 工作面煤層頂?shù)装鍘r性情況見表1。

表1 18403 工作面頂?shù)装鍘r性

18403 皮帶順槽復(fù)用18401 軌道順槽沿空留巷，在18401 工作面回采期間，從18403 工作面掘進(jìn)一條巷道， 從而縮短18403 工作面回采的過渡時間，緩解礦井銜接緊張的情況。18403 空巷與工作面平行，全長235 m，寬4.5 m，高3 m。 18403 空巷上山鄰近采空區(qū)、在回采期間頂板來壓有變形，部分地段頂板冒落，如何確保安全、順利、快速通過空巷已成為制約工作面安全生產(chǎn)的主要問題。 18403 工作面巷道位置關(guān)系見圖1。

圖1 18403 工作面巷道位置關(guān)系

2 過空巷技術(shù)方案

2.1 空巷通道、抹角及兩巷支護(hù)加強(qiáng)設(shè)計

在回采工作面距18403 空巷300 m 時對空巷及抹角區(qū)加強(qiáng)支護(hù)： 先沿巷道中心線打一排Φ28.6 mm×6 300 mm 錨索，間距1 800 mm；巷道內(nèi)架設(shè)“一梁三柱”1.5°走向棚， 棚梁采用4 000 mm 11#礦用工字鋼，梁距800 mm，棚腿采用DW35 單體，柱距1 950 mm，中間單體沿巷道中心線打設(shè)，兩側(cè)單體各距幫300 mm。

18403 空巷兩端抹角區(qū)、 軌道順槽距空巷口9 m范圍內(nèi)、 皮帶順槽距空巷口13 m 范圍內(nèi)采用11#工字鋼+Φ21.6 mm×6 300 mm 錨索支護(hù)，鋼梁平行工作面打設(shè)，梁上打眼，錨索從眼內(nèi)打設(shè)形成鎖梁，兩巷錨索間排距1 300 mm×1 000 mm， 抹角區(qū)錨索間排距1 200 mm×1 000 mm。

空巷及抹角支護(hù)方式見圖2。

圖2 18403 空巷支護(hù)平面、斷面

2.2 18403空巷切頂卸壓

18403 工作面回采至距空巷200 m 時， 在空巷處采用深孔爆破技術(shù)對頂板進(jìn)行切頂卸壓，切斷綜采工作面周期來壓應(yīng)力傳遞路徑，改善工作面回采時的空巷應(yīng)力環(huán)境。

（1）炮孔布置

通過對巷道頂板巖性觀測炮孔切頂至頂板往上12 m 一層煤線高度，炮孔沿空巷落山方向布置，采用CMS1-1200/22（A）煤礦用深孔鉆車從軌道順槽側(cè)往皮帶順槽側(cè)在煤壁夾角處鉆孔，炮孔斜長12 m，垂高11.6 m，孔徑Φ75 mm，仰角偏向落山側(cè)75°打設(shè)，炮孔深入煤體水平距3.8 m。 空巷全長235 m，炮孔每隔5 m 打設(shè)1 個，共47 個。

（2）裝藥量及封泥長度

炮孔深12 m，每個孔裝藥長度5 m，每米裝藥量約1.5 kg，即每個孔裝藥量為7.5 kg，封泥長7 m。

（3）施工工藝流程

安全檢查→鉆孔→裝藥→封孔→關(guān)閉抽采鉆孔→連線爆破→處理隱患→打開抽采鉆孔→下一循環(huán)（敲幫問頂工作貫穿全作業(yè)過程）

炮孔布置見圖3。

圖3 18403 工作面空巷炮孔布置

3 過空巷方案實施

3.1 整工作面

工作面在回采至距空巷30 m 時工作面調(diào)斜10 m（多采機(jī)尾）， 根據(jù)調(diào)斜的工作面與空巷位置角度，在端頭、端尾架至煤幫距離不超寬的前提下，使工作面與空巷形成1.5°夾角，縮小空巷頂板在工作面內(nèi)同時暴露的面積，從而減小控頂范圍，預(yù)計每次最多揭露45～47 個支架，第一次揭露空巷前，采取提前回撤揭露段靠工作面?zhèn)葐误w的方法，割通后采取支架頂梁進(jìn)入空巷挑工字鋼梁方式通過空巷，空巷支護(hù)單體隨采隨撤，直至工作面全部通過空巷。

3.2 調(diào)整采高

工作面推進(jìn)至距空巷10 m 時， 調(diào)整工作面采高，確保與空巷頂?shù)装迤骄忂^渡。

3.3 檢查瓦斯?jié)舛?/h3>

工作面回采至距機(jī)尾側(cè)空巷口3 m 時，在空巷對正工作面處30 m 范圍內(nèi)，采煤機(jī)放慢速度，瓦斯員必須刀刀檢查甲烷濃度， 甲烷濃度低于0.8%時方可作業(yè)，如發(fā)現(xiàn)異常，立即停機(jī)處理。

3.4 割煤方式

工作面過空巷，中后部連續(xù)加刀，連續(xù)向前推進(jìn)中后部，讓中后部支架不斷向空巷里推進(jìn)，當(dāng)機(jī)尾支架推至空巷副幫煤壁， 再連續(xù)給機(jī)頭部分加刀，推機(jī)頭。

空巷與工作面相交后，閉鎖運(yùn)輸機(jī)，對空巷對面的支架及左右各五個支架重新升緊一次支架頂梁，保證支架接頂嚴(yán)實，無漏渣掉矸現(xiàn)象，初撐力不低于24 MPa。

被揭露的空巷回撤單體時，每回撤掉一臺支架正對面的單體后，必須將相對應(yīng)的支架超前拉出升緊后方可繼續(xù)回撤。 回撤單體時，指定專人指揮，采煤機(jī)必須停放于距空巷揭露處30 m 之外。 拉移支架時，做到少降快移，并及時支護(hù)頂板，使工字鋼梁逐步進(jìn)入支架頂梁。

4 工業(yè)試驗

屯蘭礦18403 工作面過空巷采用上述技術(shù)方案進(jìn)行，通過現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)可知：

1）通過觀察支護(hù)效果，兩巷通過時，距空巷30 m時兩巷局部有壓力顯現(xiàn)，頂板下沉量100～200 mm，但基本能保證兩巷設(shè)備安全通過，在過空巷期間空巷兩端頭， 在靠近18401 采空區(qū)一側(cè)30 m～50 m地段，軌道巷20～30 m 地段存在底鼓現(xiàn)象，底鼓量300～500 mm， 頂板在皮順側(cè)30 m 段頂板破碎出現(xiàn)網(wǎng)兜，下沉量200～300 mm，礦壓顯現(xiàn)基本對回采無影響。

2）18403 工作面從一開始揭露至全部通過空巷用時3 個圓班，割煤12 刀，安全快速通過，且無人身傷亡事故和機(jī)電設(shè)備事故發(fā)生。

3） 因前期空巷應(yīng)用切頂卸壓留巷技術(shù)和加強(qiáng)支護(hù)，頂板下沉量不超過300 mm，壓力顯現(xiàn)沒有預(yù)計強(qiáng)烈，達(dá)到了預(yù)期效果，成功通過了空巷，在綜采工作面通過空巷支護(hù)設(shè)計及回采技術(shù)方面取得了突破，為進(jìn)一步推廣切頂卸壓技術(shù)提供了參考和借鑒。

5 經(jīng)濟(jì)效益

18403 工作面開采了原計劃作為保護(hù)煤柱的30 m 煤柱，長235 m，煤厚2 m，容重1.33 t/m3，多回收了約18 753 t 焦煤，增加利潤約937.65 萬元；直接過空巷，不用搬家倒面，緩解接替緊張情況，節(jié)約了回采成本和回采時間，節(jié)約成本約350 萬元。

6 結(jié)語

針對屯蘭礦18403 工作面過空巷技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用探索，得出了如下結(jié)論：

1）18403 空巷及抹角區(qū)采用加粗錨索+ 錨桿+單體工字鋼棚+錨索鎖梁聯(lián)合支護(hù)， 支護(hù)強(qiáng)度大，支護(hù)方式合理，是此次安全快速過空巷的重要保障；

2）采用深孔爆破技術(shù)對18403 空巷頂板進(jìn)行切頂卸壓，切斷礦山應(yīng)力傳遞路徑，改善工作面回采時的空巷應(yīng)力環(huán)境。

3）闡述了過空巷時的具體工藝及技術(shù)措施。

該項目的應(yīng)用成功，對綜采工作面過平行全長大斷面空巷關(guān)鍵技術(shù)的總結(jié)分析，突破了原有支護(hù)設(shè)計，為以后相似條件下的安全生產(chǎn)提供技術(shù)支撐及指導(dǎo)。 有助于提高資源回采率、增加原煤產(chǎn)量、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益、避免搬家倒面，緩解生產(chǎn)接替緊張，同時提高工作效率， 保證采煤工作面的安全生產(chǎn)，具有十分重大的意義。