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^空巷會導致采面推進緩慢、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，實現(xiàn)了采面安全、快速過空巷，取得顯著應用效果。

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，長、寬、高分別為32.5 m、7 m及3.5 m，采用錨網(wǎng)索支護。具體采面與空巷位置關系見圖1。

圖1 采面與空巷位置關系

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，在此階段應重點關注支架下沉量，避免出現(xiàn)來壓過大導致支架被壓死。

3 采面過空巷技術措施

3.1 空巷加強支護

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行加強支護。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）進行支護，單體通過軟連接方式連接，具體空巷補強支護設計見圖3。

圖3 空巷補強支護設計

3.2 采面調(diào)斜

在采面過空巷期間應將采面調(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，當采面推進至與空巷相距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高與空巷底板標高處于同一水平內(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緊密接頂，支架初撐力處于設計范圍內(nèi)，同時泵站壓力應在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到32 MPa。因此，采面過空巷期間應盡量快速推進，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_始明顯縮小；當采面與空巷相距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，需要再次對空巷進行補強支護。

圖5 空巷頂?shù)装甯叨缺O(jiān)測結(jié)果

當采面與空巷間距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）等方式進行加固，具體支護加固方式見圖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 支護加固方式

5 結(jié)語

對2303綜放工作面礦壓顯現(xiàn)情況進行觀測，并根據(jù)采面實際生產(chǎn)情況提出具體過空巷技術，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行補強支護。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）文中詳細對采面過空巷時空巷補強支護措施進行闡述，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。