综放工作面过空巷技术研究

陈增光

(山西煤炭运销集团寿阳亨元煤业有限公司，山西 晋中 045400)

引 言

随着我国综采机械化水平显著提高，大走向、大采长综面过煤层巷道问题也成为了人们关注的焦点。尽管部分矿区综采工作面过空巷施工已经总结了经验和教训，但是在采矿的过程中依然存在冒顶等问题，人员必须迁移综放工作面，以维护工作面的安全性。

1 空巷概况

某矿某工作面主采8#煤层，煤层厚度为3.5 m～4.2 m，其平均厚3.8 m，以西南方为主要倾向，煤层平均倾角5°，结构复杂性较低，同时中部存在大量泥岩夹矸，且其厚度相对一致，煤层直接顶分布有石灰岩，平均厚度3.78 m，直接底主要分布中粒砂岩，平均厚度为2.12 m。工作面地表最大覆盖厚度为178 m，最大覆盖厚度为224 m，四周无建筑或公路分布，工作面分布有采空区，南部分布有运输大巷，西部设有掘进工作面，且工作面均结合实际情况预留煤柱，其不会影响工作面所在煤层。在设计工作面时，工作人员对陷落柱的影响予以充分考量，在外切眼位置需提高回采率。为确保回采的安全，要过空巷，工作面补切眼长30 m，高4 m，宽6 m。

2 工作面过空巷基本顶破断特征和工作面周期来压

2.1 基本顶断裂特征

综放工作面推进的过程中，工作面与空巷之间煤柱的宽度均呈缩小趋势，受到超前支承压工作面周期来压的影响，煤柱受损、破损和变形问题发生的机率较高，因此基本顶断裂也更为常见，顶板压力随之增加，顶板矿压现象十分明显，工程施工中需要面对较大的风险。所以为了顺利过空巷，应规避综放工作面上覆盖基本顶的周期，增大空巷的支护强度。

综放工作面基本顶周期来压布距27 m，若工作面空巷为60 m，基本顶就会面临2次周期来压，对此，工作人员应在工作面距离空巷8 m时，以当前实际为基础积极推进工作面，从而有效规避基本顶周期来压对工作面空巷产生的负面影响，保证工作面顺利穿过空巷。

2.2 监测支架下沉量

12月17日综采工作面与外切眼煤柱相距14 m，18日，综采工作面与外切眼煤柱相距7m，19日综放工作面与外切眼煤柱相距4.5 m。在综放工作面上需合理设置测点，测点之间的距离为3台液压支架，共设7个支架，并详细记录液压支架立柱红色边沿至支架顶部的距离，共测了4个班组的数据。

与12月16日相比，12月17日的液压支架立柱下沉情况无明显变化，观测范围内下沉量为-5 cm～22 cm，液压支架运行处于相对稳定的状态。与12月17日相比，12月18日液压支架立柱的下沉量变化明显，下沉量为4 cm～63 cm，12月19日观测范围内液压支柱下沉量为负数，这也证明液压支架立柱出现了回缩情况，而综放工作面基本顶出现周期来压，综放工作面逐渐趋近于空巷，外切眼煤柱的间距为4 m，基本顶出现了周期性断裂现象。为防止出现支架压死问题，需严格控制支架下沉量。

2.3 观测外切眼巷道变形情况

于外切眼、补巷和正巷上设有9个测点，补巷位置设有1个测点，正巷位置设有2个测点，6个测点设置于外切眼，观测人员应认真观测巷道顶底板的测点高度，以m为单位。12月18日，工作面进度加快，正巷测点与工作面距离较小，无需测量，空巷前工作面没有其他构造。12月19日工作面进度又一次发生变化，补巷上的测点距工作面较近，要求工作人员不得测量二者的距离，且空巷前无其他构造。随着工作面进度的推进，外切眼巷道的高度也在持续下降。巷道顶底板下沉100 mm，部分单体液压支柱钻底150 mm。受到多种因素的影响，部分单体液压支柱发生压弯变形，外切眼回采帮煤壁裂隙发育明显。对此，应高度重视外切眼内顶板维护和回采帮煤壁支护工作[1]。

3 综放工作面过空巷技术措施

综放工作面过空巷技术是确保综放工作面稳定运行的重要前提。施工人员需结合工作面当前的实际情况，采取针对性技术措施，不断完善工作面的运行状态。本文从加大支护力度、调整工作面以及严格控制工作面顶、底板三个方面对综放工作面过空巷的技术措施予以分析[2]。

3.1 加大支护力度

工作面正巷支护工作中，主要应用锚索、工字钢梁与单体液压支柱支护技术。施工中，工作人员对综放工作面进行补切眼、补打锚索处理，锚索与锚索之间的距离要满足工程施工的基本要求。另外，设置单体，加套工字钢梁，棚梁要与综放工作面保持垂直。在棚梁的下方设置单体，单体需经标准工序处理，且单体采用软连接方式，在综放工作面补切眼内与无炭柱煤帮相距200 mm处设置10 m长的锚索，锚索与锚索之间的距离为1 800 mm，锚索与水平方向成75°。综放工作面补巷处与综放工作面相距20 m的位置，需设置单体并加套工字钢梁维护，且采用矿用11#工字钢棚梁，梁的长度为4 m。

3.2 调整工作面

在采煤工作面过空巷的过程中，工作人员应结合实际调斜刮板运输机，缩小过空行揭露范围，同时调斜角度越大，空巷街路面的面积就越小，为保证工作面安全出口两端的使用性能，防止出现运输机窜头或窜尾等问题，当工作面距离空巷30 m时，工作人员需调斜运输机，先摆机尾，将机尾向机头部位推进，输送机摆动角的最小值为4°。最大摆动角度为6°[3]，如摆动角度超出该范围，则容易出现窜头或窜尾等现象。

综放工作面长186 m，刮板输送机长为190 m，机头和机尾超出工作面的长度均为2 m。若机尾超前机头10 m，则根据勾股定理不难算出，工作面输送机调斜后的长度，该数值未超过190 m，调斜后角度也可满足刮板运输机的运行需要，所以机尾超前机头10m符合工程要求。当工作面与过空巷相距20 m时，应调斜输送摆机头，也就是将机头朝前，机尾向前推，有效控制揭露面积，待顺利通过空巷，方可根据当前实际加以调整，继续采用刮板输送机以往的作业方式[4]。

3.3 严格控制工作面顶、底板

空巷底板的位置比综放工作面底板的位置高，其最小高差为0.5 m，最大高差为2 m。所以，如工作面与空巷相距20 m，则工作面要及时做好爬升留底工作。在通过空巷的过程中，确保工作面与空巷底板高度相同，避免揭露空巷时工作面底板与空巷底板出现负台阶问题，阻碍工作面生产的有效开展。

过空巷时，工作人员必须全面检查液压支架，做好与顶部的衔接处理，初撑力充分满足规定的要求。过空巷时，工作面要迅速推进，不得停滞。空巷处的液压支架工作阻力不得超过34 MPa，为加快工作面的推进，工作人员可采取有效措施控制空巷停留时间，防止空顶面积过大，时间过长，进而出现漏顶的问题，影响工作面的安全性与稳定性。

4 支护效果及调整策略

综采工作面空巷余留2 m～3 m时，顶板初期来压现象尤为明显，后期也会出现顶板和底鼓问题，工作面单体钻底深度超过500 mm。工程施工中滚帮和钻底问题十分严重，因此在过空巷时，应于空巷顶板稳定岩层位置科学设置锚索，锚索需对齐，且适度调整单体液压支柱的密度。再者，工作人员还要于过空巷的前期阶段加大顶板压力监测力度，全面分析，准确预测顶板周期来压，并以此为基础制定生产计划，进而最大限度地避开顶板周期来压[5]。

5 结语

结合矿区某综放工作面过空巷工程概况观测了综放工作面的矿压，提出了工作面过空巷过程中的主要控制措施，并得出如下结论。

工作人员严格对工作面基本顶进行了观测，并以此为基础明确了基本顶的周期来压步距，工作面距离空巷60 m时，要加快推进工作面，从而规避基本顶周期来压对工作面空巷的负面影响。在观测液

压支柱下沉量的过程中，如工作人员发现液压支架立柱大范围回缩，则需全面观察和动态监测支柱下沉，防止出现支架压死的问题。

观测外切眼巷道变形的过程中，如工作人员发现外切眼巷道的高度有所减小，同时采帮煤壁裂隙发育明显，对此，工作人员应做好外切眼内顶板维护及回采帮煤壁的支护工作，加强工作面的稳定性和安全性。在现场矿压观测中，当工作面过空巷时，工作人员采取了加强支护、工作面调斜以及工作面顶板控制等多种科学有效的处理方式，改善优化了外切眼支护模式，在工程施工中取得了较为理想的成效。