综采工作面过空巷技术研究

综采工作面过空巷技术研究

石宝军

石宝军汾西矿业集团贺西矿033305

摘要贺西煤矿在煤层松软破碎、地质构造复杂条件下，通过对空巷预先加固、工作面调整、工序优化及针对性的技术措施，快速、安全、经济地回采通过了联络巷(空巷)，取得了良好的技术经济效益。

关键词综采工作面过空巷技术研究

１．工作面概况

3309综采工作面是贺西煤矿三采区回采工作面，于2011年2月份开始回采，工作面走向长度为1660m，倾斜长度为200m，平均煤层厚度1.98m，可采储量85万t。工作面采用ws1.7-12/28型液压支架，MGW-300/700型采煤机。该辅助联络巷全长200m，沿倾斜方向连通运输巷和材料巷。巷道净宽2.5m，净高2.7m，采用锚网支护。该巷位于3309工作面中部，煤层松软破碎，巷道压力大，成形差。

２．关键技术方案

工作面通过联络巷是一项较为复杂的系统工程，所涉及的问题多，特别是前期准备、联巷加固、工作面调整是关键环节，细化每一环节，有利于整体方案的可靠实施。因此，必须分阶段、有步骤地抓好每一过程，以保证各环节的合理衔接和实施。

2.1联巷预先加固联巷预先加固的目的是有效控制巷道在强烈采动压力下的破坏变形，使巷道的变形量控制在允许范围内，以确保工作面与联巷能直接衔接，不致发生巷道塌落冒顶。该巷道原始支护方式为锚网支护形式，设计采用木垛配合棚子进行加固，木垛间距4.5米，在木垛间套棚子，间距1.5米，一梁两柱。

2.2工作面顶板控制在工作面与联络巷采通前的煤壁控制问题是决定工作面能否顺利通过联巷的关键性技术之一。针对煤体极其松散易冒的特点，从距离联络巷10m处开始，采取了“控制顶板、加快推进度”的技术管理措施，人为控制架前煤体的片帮，减缓周期来压的破坏性影响。在操作工艺上，严格执行“带压移架”和“超前移架、煤帮超前维护技术”，杜绝一切操作不慎造成的片帮，并且一旦有冒顶空洞，立即进行勾顶，防止冒顶范围的扩大。

2.3伪斜调整技术工作面在接近联络巷之前，必须预先将工作面最大限度地调整为伪斜，使工作面逐段通过联巷。工作面在采至联络巷之前，将工作面伪斜角度调整为5°，即运输巷超前材料巷侧11m，工作面平均每推进一次，将有4～6架支架与联巷沟通。

2.4工序组织根据大强度综采开采超前压力显现强烈的特征，从整体上，采取“伪斜调整，逐段通过”技术；同时，在工作面倾斜长度范围内，因分段压力显现各异，因此在通过方法上也针对性地有所不同。压力显现最为剧烈的地段一般表现在上下出口范围内的应力集中地段，因此，上下出口段是过联巷顶板管理的核心部位。据此，工作面在材料巷首先揭露联巷后，采用“两头快速通过、中间整体调整”的思路，对工作面机尾段，先集中力量短插刀快速通过，之后平稳通过中部段，并为工作面全部通过联络巷做好准备与调整，最后再在机头段短刀快速通过。从实际通过时的压力显现状况来看，上下出口各15～20m范围内的压力显现明显强于其它地段，顶板压力增大明显，并普遍达到额定工作阻力。采用这一技术，很好地缓解了高应力、大压力造成的顶板控制上的被动性，有效抑制了支架的大幅下缩和顶板下沉。（1）联巷顶、底板移近量联络巷在距离工作面70～75m左右位置处开始有移近变形，并有轻微片帮等外在现象表现。从距离工作面30～40m处开始，联巷顶、帮移近量渐趋明显，并有个别锚杆螺母崩脱、锚杆拔断等，在工作面推进至联巷5m处时，顶帮移近量将逐渐增至最大值。在联巷全长范围内，变形量大的地段为靠近上、下开口位置，顶板最大移近量为1000mm，最小移近量为500mm。(2)工作面内在距离联络巷3～5m之前，工作面矿压显现基本为正常状态，并无明显变化；之后，随着工作面接近联络巷，压力将明显增大，在联络巷帮部遭受煤机的截割破坏，即支架顶梁挑上联络巷巷顶与工作面进行衔接时，压力将增至最大值，大多支架达到额定工作阻力，立柱收缩量也明显增大。在倾向长度内，仍是中部压力较小，而上下出口段则压力显现强烈，立柱下缩量非常明显，并诱发架前抽冒。(3)矿压显现特征分析a、在距离联络巷3～5m之前，尽管工作面矿压显现与正常回采条件下没有大的不同，但此段应是过联巷的关键性地段应引起足够重视。在此段内必须做到：控制顶板，严格及时移严格及时移架，加强顶板管理工作，防止压力超前显现和架前冒顶，充分做好过联络巷的准备工作。b.在工作面与联巷完成衔接的过程，是压力显现最为强烈的阶段。一方面，由于采动压力与巷顶残余静压相互叠加作用，使压力作用在瞬间极速升高；同时，又由于联巷的帮部突然遭受完全破坏，顶板失去了墙基的强力支撑，加剧了项板压力的急剧回转和增大。因此，工作面应采取积极措施快速通过，使支架项梁能完全控制巷顶，否则，由于压力的猛增会造成顶板大量下沉，导致架前片冒、支架高度降低甚至压为死架，使工作面难以通过。具体措施是：工作面一旦与联巷采通，要全力组织连续推进，将工作面的管理重点汇集于这一点上，使工作面与联巷快速完成完全衔接这一过程。c.当工作面支架继续前移，使联络巷棚子的一半位于支架顶梁的支撑控制之后，工作面压力则明显下降，甚至个别支架出于“0”支撑状态，这就充分验证了联络巷的支护作用，即在大的叠加压力作用下，尽管联巷会破坏变形，但由于锚杆的主动支护作用，使顶部煤体的应力状况得到有效补强和改善，即使两帮受煤机的截割完全破坏，但其支护作用仍在一定范围内存在，对顶板起到一定的辅助支撑作用，使工作面支架“减压”。

３．主要技术难点和治理对策

３.１支架下陷的预防和处理，在工作面40#～机尾段，即工作面与联巷平面逐段通过地段，基本上不存在支架下陷问题，40#～机头段，由于工作面和联络巷一次全部暴露地段则不可避免地存在支架下陷问题，可采取以下技术措施。(1)工作面支架拉移时，在底座下垫道木、煤等，防止底座钻底，并全部打提柱、帮单体拉移。(2)采取一切措施，加快空巷段的推进速度，避免工作面支架长时间滞留于空巷中。

３．２架前冒顶的处理措施预防工作面冒顶的技术措施是综合性的，在松软破碎煤层和大强度综放开采条件下，绝对杜绝冒顶的发生是有很大困难的，但合理有效的技术措施应能使冒顶程度和范围减小，保证工作面快速通过冒顶区。3309工作面通过联络巷时，在靠近工作面上、下端头附近范围内都出现不同程度的抽冒现象，采取以下方法处理：(1)在联络巷与材运两巷的交岔位置6m内，预先架设走向抬棚加强支护，在工作面与联络巷沟通时，液压支架顶梁直接挑上抬棚的棚梁。(2)距联络巷2m位置开始，采取打提柱、帮单体移架方式，支架少降快移，并一次拉到位。(3)对抽冒地段，及时在煤壁侧采用打贴帮柱、架设倾向抬棚支护并进行勾顶。

４．技术经济效益分析

随着采煤技术的不断发展，区段的走向、倾向几何尺寸将加大，超长型工作面是发展趋势。在工作面与联巷进行衔接时，往往容易造成大量的顶板下沉、架前冒顶、支架下陷等严重问题，使工作面陷入极度的困境之中。3309工作面地质条件复杂多变，煤层松软破碎，上下两巷维护状况差。在精心组织、科学管理下，3309工作面仅在一周时间内就安全、顺利地通过联络巷，并科学、有效地治理了其间发生的冒顶、支架下陷及其它连带性技术问题，没有造成灾难性生产影响，技术经济效益显著。(1)采取的技术方法合理；(2)联络巷内采用木垛配合棚子进行支护；(3)通过一系列技术措施的实施，使工作面安全、稳定、快速地通过联络巷，在通过阶段产量没有形成大的回落，更没有造成停产性影响。

5.结论

(1)在复杂地质条件下，采取科学的技术手段、进行必要的工作面调整后，可保证工作面安全、顺利、经济地通过空巷。其技术措施是综合性的，但伪斜调整、顶板加强控制、通过工序的优化等是核心技术内容，应进行重点摸索和合理掌握。

(2)联络巷(空巷)必须有良好的维护状况，锚杆支护方式则较为理想。工作面在推进至距联络巷70m处之前，应完成联络巷的加固工作，确保巷道不发生冒顶塌落。若巷道移近变形量不大，采取简单木垛配合棚子加固即能起到良好效果。

(3)根据顶帮移近量变化情况，联络巷采用锚网支护方式，并进行简单的木垛配合棚子加固后，能满足回采通过的基本要求。