采空区下近距离煤层巷道掘进方法

王　贵

(大同煤矿集团雁崖煤业公司)



采空区下近距离煤层巷道掘进方法

王贵

(大同煤矿集团雁崖煤业公司)

摘要采空区下近距离煤层巷道掘进过程中普遍存在着施工困难，支护难度大，工作面顶板、瓦斯、水害防治相对困难，安全管理要求高等问题，对此，在马脊梁矿8408工作面采空区下 14-3#层404盘区8408切眼施工时，通过采用一系列的先进施工工艺顺利实现了巷道掘进，总结出了1套完整的近距离煤层巷道掘进方法，供类似矿山参考。

关键词采空区薄煤层巷道掘进施工工艺

马脊梁矿14-3#层404盘区8408切眼设计长120 m，在施工过程中即进入上覆14-2#层8408工作面采空区下方，14-2#煤层与14-3#煤层层间距0.7～2 m，平均1.35 m，属极近距离煤层。矿井地质条件复杂多变，巷道掘进过程中先后遇到5个断层，掘至55 m 处时探测到上覆采空区低洼处积水，于是停产放水。上覆已采工作面的采煤行为严重破坏了底板(掘进工作面的顶板)，给巷道掘进施工带来了极大的安全隐患。

1施工工艺

切眼设计宽4.2 m，为实现长10.4 m的掘进机顺利90°转向切眼掘进方向，应在开口位置搬角，即开口时因巷口搬角出现大断面三角区域。由于开口时须移除位于5408巷开口位置处原有的11根钢棚棚腿，为确保移除棚腿后5408巷近50 m2顶板的稳定性，在该三角区域架设长12 m的U29组合梁2组，并在组合梁下支设间距不大于4 m的U29棚腿，组合梁两端头固定于巷帮上，防止组合梁承载时发生移动或棚腿倾倒，组合梁及棚腿用半圆木与巷帮或顶板刹紧背牢，确保开口位置处5408巷顶板的安全稳定(图1)。

图1中，E区为第1刀截割范围，阴影部分为实煤区，掘进机截割E区时，首先移除E区范围内架设于5408巷内的支护棚腿A、B、C、D、E、F，如此棚腿A、B、C、D、E、F对应的5408巷内U29横梁的一端均搭接于切眼口长12 m的U29双梁上。经井下现场反复试验，截割E区时，a、b、c、d、e、f处为掘进机涉及不到的空间，为减轻12 m长组合梁载荷，故在a、b、c、d、e、f处U29横梁下支设单体柱，单体柱与横梁吃紧即可。E区内架设适当长度的2根11#矿用工字钢，一端搭接于12 m长的U29双梁上，贴近巷帮的一端用单体柱支设。

第2刀在E区的基础完成G区的截割，完成G区的截割后可在G、E叠加区域内架设U29组合双梁1、U29组合双梁2。a、b、c、d、e、f处单体柱继续保留，在不影响下1个截割循环掘进机行走轨迹的情况下，在长12 m U29双梁、U29组合双梁1及U29组合双梁2下方的合适位置增设单体柱，尽可能在不影响机组正常截割的情况下，增加U29双梁及开口位置对应的5408巷内U29横梁下棚腿的数量，如此往复直至掘进机完全实现90°转弯进入切眼工作面为止。

对于掘进机完成截割工艺不涉及的区域，无论是U29双梁下，还是5408巷内的开口位置处U29横梁下，应尽可能以无规则的布置形式增设单体柱，即增加棚梁下棚腿的支护密度，避免个别横梁下的载荷超出其抗弯强度而使1.1 m厚的顶板发生塑性变形导致发生顶板冒落事故。完成截割工艺后进行锚杆及架棚支护时，在控顶区域采用单体柱与1.2 m 长的花边π型梁匹配进行临时支护。机组完全进入切眼工作面后，U29横梁下支设的单体柱间距不得超过4.2 m，并在适当的位置支设木支柱，防止因单体柱卸载而导致U29横梁载荷过大发生顶板事故。

2特殊地质条件下施工安全技术措施

2.1遇断层

施工5408巷过程中，先后分别遇见H=0. 5 m∠60°、H=1.1 m∠70°、H=1.2 m∠60°、H=0.55 m∠60°、H=1.40 m∠55°的正断层。对此，施工队探到断层后，执行过断层安全技术措施[1-5]，通过精确计算，确定了巷道开始下山掘进的准确起始位置，以该位置为起始点5°坡下山预留顶煤，确保顶板厚度在1.5 m以上掘进。过断层期间缩小锚杆与钢棚的支护排距，即由以往的1 m排距缩小为0.8 m，断层前后1 0 m开始执行过段层措施。过断层期间，若发现顶板出现裂隙或顶板来压钢梁出现变形，应及时增设钢棚，对顶板进行喷浆，确保巷道顶板稳定。

2.2遇采空区低洼处积水

巷道掘至620 m处，探测到上覆采空区低洼处积水，应立即采取的措施为：①巷道停止掘进，由探水队施工放水孔进行放水；②停止掘进后，施工队组每班派专人排水，确认排水完毕后，方可正常掘进。

3结语

马脊梁矿近距离煤层下8408切巷的成功施工，实现了在受限的空间内机身长度为10.4 m掘进机90°转弯且不影响其截割工艺需要的正常行走轨迹。采用U29钢及11#工字钢支护节约了成本，加强了顶板的稳定性，提高了巷道施工过程中的安全系数，为近距离煤层下巷道施工提供了可靠依据。

参考文献

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[2]刘福龙.极近距离煤层采空区下顺槽巷道掘进与支护技术[J].煤矿支护，2012(4)：26-28.

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[5]刘宏伟，刘刚.井巷工程[M].北京：煤炭工业出版社，2006.

(收稿日期2016-01-07)

王贵(1986—)，男，助理工程师，037003 山西省大同市。