综放工作面过小窑破坏区浅析

陈军民

(汾西新阳煤业有限责任公司，山西 孝义 032300)

综采工作面过空巷一直是回采过程中较为棘手的问题，尤其是遇到断层、陷落柱等复杂地质条件时，容易造成困难局面，导致推进受阻，形成恶性循环。遇到类似情况时，必须做好顶板支护、生产组织、设备管理和岗位操作等各方面的工作，才能顺利推进，保证安全生产。

1 工作面概况

新阳煤业207工作面采煤方法为综合机械化低位放顶煤采煤法，采高2.7 m，采放比约1∶2.4。该工作面地质构造复杂，煤岩层基本为单斜构造区，产状为走向北西，倾向北东；有断层9条，陷落柱5个，断层走向主要为北西，倾向南西，材料、运输巷均有陷落柱，最大的长轴超过200 m，短轴超过100 m，对回采作业造成了较大影响。工作面西部约1/3范围已被小煤窑破坏，层位主要为9#煤层，局部破坏到10#煤层，该工作面切眼长207 m，走向长1 345 m。207工作面小窑破坏区示意图见图1。

2 过空巷前准备

2.1 困难条件原因分析

工作面推进到距空巷段30～40 m处时，出现顶板破碎、漏煤等现象，顶板维护难度加大，处理不当容易出现挤架、咬架现象；两巷超前支护段顶板下沉量较大，出现冒顶、片帮、底鼓等现象，使原有U型棚支护变形，支护力无法保证，进一步出现的漏煤等现象阻碍了正常的生产循环进度。

图1 新阳煤业207工作面小窑破坏区示意图

通过总结分析，工作面过空巷时的困难主要集中在两点：

1) 顶板维护困难较大。

2) 正常循环进度无法保证，二者相互作用，形成恶性循环，严重影响正常生产。

2.2 准备工作

2.2.1技术准备

1) 确定周期来压步距。

从工作面距离空巷40 m处开始，准确记录顶板来压情况，计算来压步距，为生产组织提供依据，以此调整工作面推进速度，确保在工作面过空巷时避开周期来压，顺利通过空巷。

2) 编制安全技术措施。

根据工作面现场条件，编制相关的安全技术措施，提前规划好顶板支护、拉架作业、工作面调整、设备检修、人员组织等。

3) 根据该矿地测图纸资料，结合工作面现场实际，分析水文地质情况，做好一通三防及探放水工作。

2.2.2材料准备

1) 坑代支护品。

根据工作面情况，准备相应规格的金属网、单体液压支柱、π型梁、棚板、圆木等，保证数量充足。

2) 备品备件。

主要有前、后刮板输送机的刮板、E型螺栓、接链环等易损易耗件，液压支架的操作片阀、各型号密封圈、高压胶管等，确保可以及时更换。

2.2.3来压规律总结

由于受空巷影响较大，当工作面初采时就进行矿压观测工作，统计周期来压数据，预测过空巷期间的压力状况，及时进行修正。207工作面过空巷前后的周期来压规律总结如下：

1) 等压是释放矿压的较好方式，可以使工作面支架来压范围增加，平均压力值升高2～5 MPa，还可使顶板活动趋于稳定，等压结束生产第一刀煤后，压力下降30％～50％。

2) 等压时，工作面和空巷侧各向煤柱内片帮1 m左右，有效支护煤柱剩余1 m，确定3 m等压比较合适。

3) 周期来压规律。周期来压持续一般在5～6刀，在3 m时等压，让顶板压力充分释放，工作面进入空巷时，正处于周期来压的末期，有利于贯通。

4) 从距离空巷的距离和时间上看，当工作面顶板下沉速度较快时，空巷的顶板下沉速度也较快，平均约15.8 mm/h，在等压后，空巷的顶板下沉速度趋缓。

3 过空巷安全技术措施

3.1 工作面安全措施

1) 工作面40#支架至机尾147 m范围内受小窑破坏影响，采取跟机作业带压拉架方式通过，拉架时要少降、慢降、快移，支架开始移动后停止降架，支架到位后及时升架并迅速伸出伸缩梁护顶。

2) 工作面受空巷影响，若煤壁片帮或顶板破碎严重，在破碎处支架上方铺网并且平行于工作面布置2排规格为d200/2 mm×3 000 mm的棚板带压拉架，铺设金属网规格：6 000 mm×900 mm，网格尺寸为40 mm×40 mm，网格形式为经纬网，网丝材料为10#铅丝，铺设时采用长边对接，短边搭接，搭接长度为300 mm，联网距≤250 mm， 短边搭接处双排联网, 长边对接处单排联网，单股联网丝对折使用，每扣拧3圈以上。前滚筒割煤后及时伸出伸缩梁护顶，追机打开护帮板护帮，若片帮严重二次拉架后端面距>340 mm时，应在支架前梁上挑棚板支护。

3) 过空巷要采取二次移架的方式及时拉架以缩小端面距，如果顶板破碎要保证支架顶梁接顶严密，护帮板及时伸出护帮。端面距≥500 mm时,打贴帮戴帽点柱支设抬棚。

4) 采煤机割煤时速度要慢， 防止空巷内有金属物因采煤机速度过快而崩出伤人，采煤机司机要密切注意采煤机的运行情况，发现不安全因素，及时停机进行处理。

5) 推进过程中根据空巷地测资料，在工作面不上窜下滑的前提下，尽量将工作面与空巷调成斜交，减少空巷暴露面积。同时适当调整工作面采高(不得低于2.5 m)，使工作面采高与空巷平缓过渡。推进时首先进行工作面运输机尾调斜，并要求走2个机尾循环，拉1个工作面正刀循环。

3.2 两巷安全技术措施

1) 为避免移架过程中顶板下沉、破碎发生漏渣现象，根据顶板情况提前铺设金属网，在每两个钢带或棚子中间垂直巷道架设3.2 m的π型梁或圆木，一梁三柱支护。两巷在小窑破坏区域时原架设的U型棚梁不进行拆除，取棚腿时必须提前将顶梁支护后再进行，严格执行“先支后回”的原则。新207工作面运巷加设圆木支护示意图见图2。

图2 新207工作面运输巷加强支护示意图

2) 两巷根据顶板情况延长超前支护距离，并加强支护，使用DZ-31.5型单体支柱配用3.2 mπ型梁进行支护。单体支柱配π梁具体形式为：3.2 mπ型梁平行于巷道分3排布置，π型梁梁头对接(最大不得超过100 mm)，π型梁距两帮均为400 mm、一梁三柱，支柱距梁头200 mm，柱距1 400 mm。超前加强支护示意图见图3。

图3 新207工作面材料巷加强支护示意图

3.3 其他安全措施

1) 日常做好对工作面及两巷小窑破坏、空巷影响范围内支架、支柱的二次补液，保证支架的初撑力不得低于24 MPa、支柱初撑力不低于7.7 MPa。

2) 关键岗位作业人员必须业务熟练，在作业时必须保证按章熟练操作，避免由于操作失误造成影响。

3) 严禁任何人员进入未维护空巷范围内。煤机距离支护段10 m时要停止并闭锁煤机和前刮板运输机，按照“先支后回”的原则，回收影响煤机通过的支护材料。煤机割到此处要放慢速度，走空刀通过空巷支护范围。

4) 加强各机电设备的检修，尤其是前、后刮板运输机，液压支架，端头端尾电机减速器，以排除安全隐患，保证开机率。

5) 设专职瓦检员检查工作面的各类有毒有害等气体情况，发现异常立即汇报，以便采取有效措施，保证作业人员的安全。特别是工作面与空巷交叉点，应加强有毒有害气体的监测，发生有害气体超限时，工作面人员必须立即停止作业、切断设备电源、及时汇报并撤离工作面，待有关人员处理确保安全后再进行作业。

6) 定期观察、掌握工作面涌水情况，提前进行探放水作业。工作面要备足水泵、水管等排水设备，两巷水仓必须配备2台排量在50 m3/h以上的水泵，保证一用一备。

7) 如发生冒顶，必须先观察冒顶区周围的情况，预备好足够的木料和工具，并由专人负责观察顶板的变化情况。在处理冒顶之前，必须先清理好退路，将周围顶板维护好，待冒顶区顶板稳定后，方可进行处理。在冒顶区域使用勾木打设“#”字型木垛进行接顶，操作时只准一人站在冒顶处斜上方作业，并随时进行敲帮问顶，防止发生二次冒顶伤人，如发现异常(顶板响动、漏矸等)情况，立即通知作业人员停止工作，迅速撤出冒顶区。

4 取得的效果

207工作面在过空巷期间采取相应的措施后，改善了巷道条件，保证了循环进度，生产条件逐渐转好，主要取得以下效果：

1) 巷道得到有效支护，释放了矿山压力，减少了顶板下沉量，底鼓、片帮等现象显著减少。

2) 顶板得到有效控制，连续性得以保证，避免了大量漏煤掉碴现象，为超前支护架拉移、设备推进创造了有利条件，减少了清煤带来的劳动量。

3) 工作面在保证刮板运输机不上窜下滑的条件下，尽量调成伪斜，使工作面和空巷形成角度，逐段通过空巷，减小了工作面大面积冒顶的可能性。

参 考 文 献

[1]马海峰，朱修亮.综采工作面推进速度与前方煤体应力关系研究[J].煤炭工程，2010(7)：65-67.

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[3]史元伟.采煤工作面围岩控制原理和技术[M].北京:中国矿业大学出版社，2003：103-105.

[4]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003：77-78.