综放工作面过空巷工艺的实践和探讨

任海鹏

（阳泉煤业（集团）有限责任公司 一矿，山西 阳泉 045008）

近年来随着综采机械化的飞速发展，大走向大采长高效综放面过本煤层巷道的问题也表现得较为突出。虽然有的矿区在综采面过空巷的过程中积累了一定的经验，但也有的矿发生了冒顶，支架压死，迫使采面不得不搬家的现象。阳煤集团一矿在8710工作面进行了过空巷的工艺技术研究，取得了良好的技术成果和经济效益

1 工作面及空巷概况

1.1 工作面

8710工作面开采15号煤，煤层赋存稳定，结构复杂，煤层总厚度最大8.75 m，最小5.00 m平均煤厚6.58 m。煤层中一般含夹石3～4层，其中上夹石普遍存在，厚度在0.16 m左右，俗称“八寸石”，中下部的一层夹石不稳定，呈凸透镜状，俗称“驴石”，下部局部地段分布有1～2层不稳定的夹石。采用综采放顶煤工艺，采煤机采高控制在2.8～3 m。8710工作面走向长度1611 m，倾斜长度180 m，煤层厚度6.58 m，煤层倾角5°。

1.2 工作面空巷

平行工作面切巷前470 m处存在原西七采区西二轨道巷、回风巷、煤仓绕道及顶板上层原8705工作面下架巷、八采区辅助皮带巷共5条空巷（见图1），条件极其复杂，预计对生产会产生严重影响。

图1 8710工作面空巷布置

2 过空巷方法

2.1 开采前加强支护

西七采区西二轨道巷、回风巷两条平行空巷采用支设工字钢梁、板木构顶，同时打补强锚索，加强巷道支护；锚索规格：Ф17.8mm×7200mm，配套3000mm长14#槽钢作为锚索托板，一根槽钢打三根锚索；锚索共布置三排；槽钢顺巷布置，且间距为0.9 m。用1000mm×5000mm钢筋网铺设，垂直巷道布置；网搭接0.1 m，每0.2 m用14#铁丝联一道。

图2 瑞米支柱布置

瑞米支柱是起源于外国的新型可注式支柱，广泛应用于矿山支护中，是将两种无机材料与水按比例混合搅拌后通过注浆泵注入支护袋中，形成支护体。具有较高强度和适当变形性，凝结时间短，强度增张快等特点。8710回风巷超前段使用瑞米支柱，采用直径600mm支柱两排平行进行支护；煤仓绕道巷，由于巷道断面为拱形，在支设工字钢梁的基础上采用直径800mm瑞米支柱单排中间布置方式进行补强支护见图2。瑞米支柱中心距为2 m，在巷道中间布置单排，由于空巷已经锚索支护，且进行架棚及单体支护，在进行瑞米支柱时，要清理到实底，必须让瑞米支柱支在实底上且直接接顶，方便以后工作面回采到此位置时更好的回撤钢梁。

2.2 开采时提前调整工作面

（1）矿压理论和生产实践证明，回采工作面的推进，巷道的受压影响与巷道本身的方位关系极大。在相同的条件下垂直于回采工作面前方巷道，采动压力传递给它的只是一个断面，受压小，不易破坏;平行于工作面前方的巷道，传递的采动压力作用于整个巷道，受压面大，相对支撑强度降低，容易破坏。一般来说，超前支撑压力峰值位置深入煤体内的距离为10～20 m，影响范围较远。在距空巷30～50 m时，开始扇形调整，人为调整工作面机头、尾推进度，变工作面为伪斜开采，这样，避免了一次性通过和大强度破坏造成的推进困难、工作量大的现象。

（2）及时调整工作面的坡度。工作面整体特别是100架至机尾沿-3°～-5°坡度适度下挖，使支架在揭露空巷后及时挑住提前支设的工字钢梁。

（3）保证液压支架的初撑力。首先提高检修质量，对液压支架进行大规模高质量的检修，不得出现各类支架问题；二是泵站的压力必须达到30 MPa以上，为液压支架提供充足的压力；三是液压支架的操作上，支架的初撑力和工作阻力达标，在采煤机割煤过后，及时跟进进行支护，使支架保持在完好状态。最大程度发挥支架的支撑力，减少空巷压力的传递和顶板状况恶化。

（4）调整工作面的推进度。根据空巷条件和压力情况，尽量做到每日2刀 的进度，尽量加速推进，减少空巷支撑力的影响，避免顶板的破坏。

（5）避开工作面周期压力。过空巷时，使空巷处于本次周期来压与下次周期来压步距的中间，避开周期来压的强大压力，以免空巷受到摧垮性的冲击。

3 安全技术措施

1）在工作面过空巷的过程中，顶板压力比较集中，加之顶板悬露面积增加，就要做好空巷顶板的提前补强支护，在施工锚索的基础上，增加卡柱、落架木和支棚等补强。顺便瑞米支护材料在我矿采空侧进行了尝试，有支护面积大，能起到支护和充填作用。再之为防止工作面悬顶面积大，造成顶板破碎变形，和发生更大的冒顶事故，必要时控制推进进度，采取在空巷段多推进，工作面调斜等措施，逐步揭露空巷，杜绝了因揭露面积较大而发生的冒顶事故。

2）由于空巷存在时间长，原支护强度低等原因，存在巷道受力变形，不同程度顶板破碎掉矸等情况。顶板围岩破碎造成维护困难，给过空巷的顶板管理带来不利影响。为提高围岩整体承载能力，采取了注浆等措施，提前对破碎段进行加固。过空巷期间共注射水泥浆80 t，有效地加固围岩松动圈，使之成为整体，提高了围岩的整体承载能力，从而控制巷道顶板的垮落。

3）切实加强现场管理。由于过空巷期间，现场施工条件复杂，安全环境差、生产推进不正常，存在顶板、滚帮、机电等隐患和事故，就需要采取特别措施。首先制定详细的过空巷方案，从人员、装备、技术、工资政策上倾斜，为队组的正常生产提供基础保障。二是现场管理必须到位，空巷支护强度必须达标，现场机电设备检修到位，施工质量要过硬，做到矿领导每日重点关注，解决现场存在的各种问题。

4 经济效果分析

8710工作面如跳过空巷开采，不仅会增加施工一条180 m的二腰巷，而且将会报废200 m的回风巷、进风巷、内错尾巷和高抽巷4条巷道。还需要对工作面的综采设备进行拆除、搬家和二次安装，造成极大的材料浪费。并且会打乱正常的衔接部署，造成一个回采队组无面可采，同时造成约0.33 Mt煤炭资源的极大浪费。通过过空巷技术工艺的研究探索，上述问题会迎刃而解，不但安全快速通过了空巷带，多回收煤炭0.33 Mt，还避免了二次搬家，产生了极大的经济效益。

5 结语

综放工作面过空巷是一项影响安全和生产的难点和薄弱点，通过制定和运用上述综合措施，实现了安全快速通过空巷。在过空巷时，一是提前加强空巷的支护强度，包括采取锚索、架棚和瑞米支护等形式，确保工作面的顶板不出现大的冒顶和集中压力等；二是采取合理的安全技术措施，如工作面推进和割煤的角度、坡度，搞好液压支架的初撑力管理，避开工作面的周期来压等；三是在管理上和施工质量的把关上做到万无一失。本次过空巷的成功，解决了制约生产衔接的困难，为综放工作面的生产积累了经验，创造了巨大的经济效益，为矿井的可持续发展创造了条件。