屯兰矿18403采面过空巷技术应用探索

乔 磊

（西山煤电（集团）公司屯兰矿，山西 古交 030200）

空巷是综采工作在推进过程中需通过的硐室、巷道。 综采工作面在生产过程中，如遇到空巷，很容易造成大面积的冒顶，造成严重安全隐患，但如果综采面直接跳过空巷区域重新开切眼，将会造成严重的资源浪费[1]。在煤炭资源日益紧张的背景下，掌握综采工作面过平行全长大断面空巷的技术，在保证回采安全的前提下，对于提高资源回采率、节约开采成本和保证回采进度具有十分重大的意义[2-3]。本文针对屯兰矿18403 工作面过空巷技术进行应用探索。

1 工程概况

屯兰矿18403 工作面位于南翼下组煤盘区右翼，工作面沿8 号煤顶板掘进，煤层总厚度为1.9～3.3 m，平均厚度2.75 m，局部含有一层夹矸，夹矸总厚0.2～0.5 m，平均0.34 m。工作面整体呈单斜构造，向南西倾斜，煤层倾角3°～6°，平均4°。该区地质构造简单，断层、陷落柱不发育。 18403 工作面煤层顶底板岩性情况见表1。

表1 18403 工作面顶底板岩性

18403 皮带顺槽复用18401 轨道顺槽沿空留巷，在18401 工作面回采期间，从18403 工作面掘进一条巷道， 从而缩短18403 工作面回采的过渡时间，缓解矿井衔接紧张的情况。18403 空巷与工作面平行，全长235 m，宽4.5 m，高3 m。 18403 空巷上山邻近采空区、在回采期间顶板来压有变形，部分地段顶板冒落，如何确保安全、顺利、快速通过空巷已成为制约工作面安全生产的主要问题。 18403 工作面巷道位置关系见图1。

图1 18403 工作面巷道位置关系

2 过空巷技术方案

2.1 空巷通道、抹角及两巷支护加强设计

在回采工作面距18403 空巷300 m 时对空巷及抹角区加强支护： 先沿巷道中心线打一排Φ28.6 mm×6 300 mm 锚索，间距1 800 mm；巷道内架设“一梁三柱”1.5°走向棚， 棚梁采用4 000 mm 11#矿用工字钢，梁距800 mm，棚腿采用DW35 单体，柱距1 950 mm，中间单体沿巷道中心线打设，两侧单体各距帮300 mm。

18403 空巷两端抹角区、 轨道顺槽距空巷口9 m范围内、 皮带顺槽距空巷口13 m 范围内采用11#工字钢+Φ21.6 mm×6 300 mm 锚索支护，钢梁平行工作面打设，梁上打眼，锚索从眼内打设形成锁梁，两巷锚索间排距1 300 mm×1 000 mm， 抹角区锚索间排距1 200 mm×1 000 mm。

空巷及抹角支护方式见图2。

图2 18403 空巷支护平面、断面

2.2 18403空巷切顶卸压

18403 工作面回采至距空巷200 m 时， 在空巷处采用深孔爆破技术对顶板进行切顶卸压，切断综采工作面周期来压应力传递路径，改善工作面回采时的空巷应力环境。

（1）炮孔布置

通过对巷道顶板岩性观测炮孔切顶至顶板往上12 m 一层煤线高度，炮孔沿空巷落山方向布置，采用CMS1-1200/22（A）煤矿用深孔钻车从轨道顺槽侧往皮带顺槽侧在煤壁夹角处钻孔，炮孔斜长12 m，垂高11.6 m，孔径Φ75 mm，仰角偏向落山侧75°打设，炮孔深入煤体水平距3.8 m。 空巷全长235 m，炮孔每隔5 m 打设1 个，共47 个。

（2）装药量及封泥长度

炮孔深12 m，每个孔装药长度5 m，每米装药量约1.5 kg，即每个孔装药量为7.5 kg，封泥长7 m。

（3）施工工艺流程

安全检查→钻孔→装药→封孔→关闭抽采钻孔→连线爆破→处理隐患→打开抽采钻孔→下一循环（敲帮问顶工作贯穿全作业过程）

炮孔布置见图3。

图3 18403 工作面空巷炮孔布置

3 过空巷方案实施

3.1 整工作面

工作面在回采至距空巷30 m 时工作面调斜10 m（多采机尾）， 根据调斜的工作面与空巷位置角度，在端头、端尾架至煤帮距离不超宽的前提下，使工作面与空巷形成1.5°夹角，缩小空巷顶板在工作面内同时暴露的面积，从而减小控顶范围，预计每次最多揭露45～47 个支架，第一次揭露空巷前，采取提前回撤揭露段靠工作面侧单体的方法，割通后采取支架顶梁进入空巷挑工字钢梁方式通过空巷，空巷支护单体随采随撤，直至工作面全部通过空巷。

3.2 调整采高

工作面推进至距空巷10 m 时， 调整工作面采高，确保与空巷顶底板平缓过渡。

3.3 检查瓦斯浓度

工作面回采至距机尾侧空巷口3 m 时，在空巷对正工作面处30 m 范围内，采煤机放慢速度，瓦斯员必须刀刀检查甲烷浓度， 甲烷浓度低于0.8%时方可作业，如发现异常，立即停机处理。

3.4 割煤方式

工作面过空巷，中后部连续加刀，连续向前推进中后部，让中后部支架不断向空巷里推进，当机尾支架推至空巷副帮煤壁， 再连续给机头部分加刀，推机头。

空巷与工作面相交后，闭锁运输机，对空巷对面的支架及左右各五个支架重新升紧一次支架顶梁，保证支架接顶严实，无漏渣掉矸现象，初撑力不低于24 MPa。

被揭露的空巷回撤单体时，每回撤掉一台支架正对面的单体后，必须将相对应的支架超前拉出升紧后方可继续回撤。 回撤单体时，指定专人指挥，采煤机必须停放于距空巷揭露处30 m 之外。 拉移支架时，做到少降快移，并及时支护顶板，使工字钢梁逐步进入支架顶梁。

4 工业试验

屯兰矿18403 工作面过空巷采用上述技术方案进行，通过现场观测数据可知：

1）通过观察支护效果，两巷通过时，距空巷30 m时两巷局部有压力显现，顶板下沉量100～200 mm，但基本能保证两巷设备安全通过，在过空巷期间空巷两端头， 在靠近18401 采空区一侧30 m～50 m地段，轨道巷20～30 m 地段存在底鼓现象，底鼓量300～500 mm， 顶板在皮顺侧30 m 段顶板破碎出现网兜，下沉量200～300 mm，矿压显现基本对回采无影响。

2）18403 工作面从一开始揭露至全部通过空巷用时3 个圆班，割煤12 刀，安全快速通过，且无人身伤亡事故和机电设备事故发生。

3） 因前期空巷应用切顶卸压留巷技术和加强支护，顶板下沉量不超过300 mm，压力显现没有预计强烈，达到了预期效果，成功通过了空巷，在综采工作面通过空巷支护设计及回采技术方面取得了突破，为进一步推广切顶卸压技术提供了参考和借鉴。

5 经济效益

18403 工作面开采了原计划作为保护煤柱的30 m 煤柱，长235 m，煤厚2 m，容重1.33 t/m3，多回收了约18 753 t 焦煤，增加利润约937.65 万元；直接过空巷，不用搬家倒面，缓解接替紧张情况，节约了回采成本和回采时间，节约成本约350 万元。

6 结语

针对屯兰矿18403 工作面过空巷技术进行应用探索，得出了如下结论：

1）18403 空巷及抹角区采用加粗锚索+ 锚杆+单体工字钢棚+锚索锁梁联合支护， 支护强度大，支护方式合理，是此次安全快速过空巷的重要保障；

2）采用深孔爆破技术对18403 空巷顶板进行切顶卸压，切断矿山应力传递路径，改善工作面回采时的空巷应力环境。

3）阐述了过空巷时的具体工艺及技术措施。

该项目的应用成功，对综采工作面过平行全长大断面空巷关键技术的总结分析，突破了原有支护设计，为以后相似条件下的安全生产提供技术支撑及指导。 有助于提高资源回采率、增加原煤产量、创造经济效益、避免搬家倒面，缓解生产接替紧张，同时提高工作效率， 保证采煤工作面的安全生产，具有十分重大的意义。