曹海飛

（山西焦煤汾西礦業(yè)水峪煤業(yè)綜放隊(duì)，山西 孝義 032302）

0 引言

空巷是開采設(shè)計(jì)變更或者小煤窯無序開采遺留的廢棄巷道，綜采工作面過空巷時在采動、超前支承壓力等疊加影響下容易導(dǎo)致空巷頂板下沉、巷幫收斂等情況，采面與空巷貫通期間容易誘發(fā)大面積冒頂、壓架等問題，制約煤炭回采[1-2]。眾多學(xué)者提出采用高水材料充填、注漿加固、錨網(wǎng)索支護(hù)、架棚支護(hù)等多種空巷加固措施，現(xiàn)場取得一定效果[3-5]。山西某礦受開采設(shè)計(jì)變更影響，導(dǎo)致15307 綜采工作面內(nèi)存在有廢棄空巷，文中就以該采面過空巷為工程背景，對采用的過空巷技術(shù)進(jìn)行分析探討。

1 15307 綜采工作面概況

15307 綜采工作面設(shè)計(jì)傾向長為180 m、推進(jìn)長為1450 m，開采15 號煤層，煤厚4.7 m，15 號煤層賦存穩(wěn)定，傾角5°～8°，頂板以粉砂巖、砂巖及泥巖互層為主。15307 綜采工作面內(nèi)布置MXG-350 采煤機(jī)割煤、SGZ-764/320 刮板輸送機(jī)運(yùn)輸、ZY9000/25/50D液壓支架管理頂板。15307 綜采工作面開采范圍內(nèi)存在有廢棄空巷，該空巷進(jìn)入到采面內(nèi)深度為45 m，空巷巷寬5.0 m、巷長4.5 m，采用錨網(wǎng)索支護(hù)。具體位置關(guān)系如圖1 所示。

圖1 采面與廢棄空巷位置關(guān)系

采面開采范圍內(nèi)存在廢棄空巷不僅會制約回采效率而且在過空巷期間存在較大的安全風(fēng)險。面臨的主要問題包括空巷內(nèi)瓦斯集聚、礦壓異常顯現(xiàn)導(dǎo)致直接前移困難、懸空面積大導(dǎo)致頂板冒落、采面底板與空巷底板不在一個水平面上等。因此應(yīng)根據(jù)15307 綜采工作面現(xiàn)場情況針對性制定采面過空巷技術(shù)方案，以便實(shí)現(xiàn)采面安全高效回采。

2 采面過空巷技術(shù)

2.1 強(qiáng)化瓦斯治理

1）在采面過空巷前通風(fēng)部門組織人員安裝局部通風(fēng)機(jī)，打開空巷原有密閉對空巷內(nèi)積聚瓦斯進(jìn)行排放，并確?？障锟烧ＭL(fēng)。

2）嚴(yán)格保證空巷內(nèi)及采面供風(fēng)量，強(qiáng)化瓦斯檢測及管理，只有空巷內(nèi)風(fēng)流保持穩(wěn)定且瓦斯?jié)舛冉抵?.5%以內(nèi)時，方可允許作業(yè)。若瓦斯超限時則即可停止作業(yè)并撤出工作人員。

3）揭露空巷后暫時停止割煤，待整個通風(fēng)系統(tǒng)保持穩(wěn)定后采煤機(jī)方可繼續(xù)割煤。

2.2 空巷圍巖加固

待通風(fēng)部門排出空巷內(nèi)瓦斯后，采用高水充填支柱對空巷頂板進(jìn)行支撐，確保采面回采期間空巷頂板穩(wěn)定。充填支柱施工期間，采用的充填材料應(yīng)具備強(qiáng)度高、凝結(jié)速度快優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)空巷頂板及時支撐。

2.2.1 充填材料

充填材料包括A、B 兩種組分，其中A 組分成分主要為硫酸鹽水泥熟料、添加劑等；B 組分成分主要為生石灰、石膏以及添加劑等。充填材料單組分具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，可滿足遠(yuǎn)距離泵送需求，充填材料水灰質(zhì)量比可在（0.8～6.0）∶1 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，滿足充填加固需要。具體充填材料性能參數(shù)如表1 所示。

表1 充填材料性能參數(shù)

在充填支柱施工時，要求充填材料凝結(jié)速度較快，以便實(shí)現(xiàn)快速支撐空巷頂板，避免充填材料凝結(jié)時間過長引起的倒包、鼓包等問題。根據(jù)現(xiàn)場情況，確定充填材料水灰質(zhì)量比為1∶1，在該水灰比條件下可充填材料強(qiáng)度可滿足充填支柱支護(hù)圍巖需要，且材料消耗量控制在720 kg/m3，在滿足充填加固同時降低充填成本。

2.2.2 充填支柱施工參數(shù)

根據(jù)空巷空間分布情況，采用直徑為1 m 充填支柱控制空巷頂板，高度4.5 m，上部留100～300 mm 讓壓層，允許空巷頂板在礦壓作用下小范圍下沉，適當(dāng)部分頂板壓力。空巷內(nèi)充填支柱分兩排交錯布置，具體布置如圖2 所示?？障锟拷擅?zhèn)任恢贸涮钪ёo(hù)與巷幫間距控制在500 mm、在遠(yuǎn)離采面?zhèn)任恢贸涮钪ёo(hù)與巷幫間距800 mm；充填支護(hù)排距為1700 mm、間距為1500 mm。在空巷內(nèi)共布置60 個充填支柱，共計(jì)使用充填材料約91 m3。

圖2 充填支柱布置示意圖（單位：mm）

2.3 過空巷期間管理措施

在15307 綜采工作面接近空巷前，全面檢修采煤、運(yùn)輸、支護(hù)等系統(tǒng)設(shè)備，更換易損壞部件，確保過空巷期間不出現(xiàn)機(jī)電故障，以便提高采面推進(jìn)速度，減少空頂面積及時間，避免期間頂板冒落。在采面與空巷間距15 m 時，調(diào)整采面與空巷角度，采面回風(fēng)巷一側(cè)加快推進(jìn)速度、進(jìn)風(fēng)巷一側(cè)適當(dāng)減緩?fù)七M(jìn)速度，從而使得采面與空巷間形成5°夾角，具體見圖3，從而使得采面從最里側(cè)揭露空巷。采面調(diào)斜具有下述優(yōu)勢：

圖3 采面調(diào)斜示意圖

1）通過采面調(diào)斜后，可實(shí)現(xiàn)采面逐段揭露空巷，采煤機(jī)每截割一刀即可向前推進(jìn)0.55 m，揭露空巷6.3 m，采面割8 刀即可全部揭露空巷。

2）將調(diào)斜角度設(shè)計(jì)為5°，不會導(dǎo)致調(diào)斜角度過大引起的采面過長問題，同時刮板輸送機(jī)、液壓支架不會出現(xiàn)竄向機(jī)頭或者機(jī)尾，避免出現(xiàn)機(jī)組無法割透采面回采巷道兩側(cè)煤壁以及采面出現(xiàn)空頂問題。

3）采面可從最里側(cè)揭露空巷，以便形成全負(fù)壓通風(fēng)，確?？障锟烧ＭL(fēng)，避免空巷內(nèi)出現(xiàn)瓦斯集聚。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

對采面過空巷期間空巷圍巖變形情況如圖4 所示。隨著采面與空巷間距不斷縮小，采動對空巷圍巖影響程度呈增加趨勢，空巷頂?shù)装寮跋飵妥冃纬什粩嘣黾于厔荩渲邢锏纼蓭妥冃瘟枯^大、頂?shù)装遄冃瘟縿t相對較??；當(dāng)采面與空巷間距為10 m 時，空巷頂板、底板及兩幫變形量分別為178 mm、160 mm 及228 mm。采用充填支柱可實(shí)現(xiàn)空巷圍巖變形量有效控制，為采面過空巷創(chuàng)造良好條件。

圖4 空巷圍巖變形曲線

在15307 綜采工作面采用以充填支柱控制空巷頂板為核心的過空巷技術(shù)后，采面在過空巷期間綜采設(shè)備、采面頂板等始終保持穩(wěn)定，采面耗時3 d 即通過該空巷。

4 結(jié)語

15307 綜采工作面一次開采高度大、采動礦壓顯現(xiàn)明顯，若采取常規(guī)錨桿索加固或者架棚加固方式時，容易出現(xiàn)空巷圍巖變形量大、頂板冒落等問題。依據(jù)現(xiàn)場情況，提出用充填支柱加固空巷，確保空巷圍巖穩(wěn)定。

在采面過空巷前，通過強(qiáng)化瓦斯治理措施可將空巷內(nèi)瓦斯?jié)舛仍诎踩秶鷥?nèi)，采用充填支柱可確保空巷圍巖穩(wěn)定，采面調(diào)斜可降低一次揭露空巷面積并從里側(cè)揭露空巷。

現(xiàn)場應(yīng)用后，采面耗時3 d 即可回采過該空巷，而且回采期間空巷圍巖、采面頂板及綜采設(shè)備等均始終保持穩(wěn)定。