回采巷道掘进在与采煤工作面交锋时现场安全管控探讨

＊王 宁

（晋能控股煤业集团宏泰矿山工程建设大同有限公司 山西 037003）

由于生产衔接等诸多因素的影响，经常会碰到矿井同层相邻采掘工作面交锋的问题，为有效防范采煤工作面采动矿压显现对掘进巷道带来的影响。本文以马道头矿C3-5#层北四盘区5403掘进巷道与相邻8404综放工作面交锋为例，对交锋期间停复工前后现场所采取相应的管控措施进行探讨[1-3]。

1.工程概况

（1）煤（岩）层赋存特征。北四盘区8403工作面大部分为C3-5#煤层合并区，局部分层。煤层赋存稳定，厚度大，16.43～22.55m，平均19.32m。夹杂3～8层黑色泥岩，厚度0.1～1.59m，平均0.55m。掘进工作面煤层倾角较缓，平均4°左右，整体倾向西北。煤层老顶以中粗砂岩为主，其次砾岩，平均厚度7.73m，主要矿物成分为石英、长石，含少量暗色矿物，泥质、钙质胶结为主。直接顶以泥岩为主，平均厚度1.51m，伪顶为泥质结构，块状构造，含植物化石，平均厚度0.35m。直接底以泥岩为主，局部为高岭质泥岩，平均厚度3.34m，水平层理发育，易风化。老底为砂质泥岩，主要由砂质、泥质组成，平均厚度5.77m。巷道布置平面图如图1所示。

图1 5403顺槽巷布置平面图

（2）工作面概况。马道头矿C3-5#层北四盘区5403顺槽巷为工作面回风、运料巷，顺槽方位275°，走向长度3636.66m，倾向长度220m，盖山厚度约300～330m。巷道东部为北四盘区三条大巷，西侧为铁路保护煤柱，北侧为实煤区，南侧为回采中的8404工作面，保护煤柱35m。5403巷掘进期间要与相领的8404综放工作面迎面交锋，如图2所示。

图2 5403巷与8404工作面交锋示意图

2.巷道支护设计

5403顺槽巷支护形式为：顶板采用“左旋无纵筋螺纹钢锚杆+钢筋网+锚索+W钢带（JW钢带）+组合锚索”支护（两排W钢带打锚杆、下一排JW钢带打锚索），护帮采用“左旋无纵筋螺纹钢锚杆+菱形网+W钢护板”支护，巷道设计净断面为5.2m×3.7m（宽×高）。顶锚杆排距1m，间距0.9m，帮锚杆排距1m，间距1.2m，锚杆为HRB400钢材，规格φ22mm×2400mm。锚索间排距1300mm×3000mm，规格1×7-17.8，长度8.3m。补强三眼组合锚索支护“二二”布置，设计间排距2000mm×3000mm，布置在两排W钢带间，规格1×7-17.8，长度8.3m。支护断面图如图3所示，顶板俯视图如图4所示。

图3 5403巷掘进支护断面图

图4 5403巷顶板支护俯视图

3.5403巷道与相邻8404综放工作面交锋安全管理措施

(1)交锋前技术方案

①掘进过程中遇顶板破碎，根据现场实际情况及时缩短排距（排距为800mm），掘进前施工超前支护，顶板破碎区域施工点锚杆（φ22mm×2400mm螺纹钢锚杆、450mm×250mm×3mm钢护板、130mm×130mm×10mm预应力钢托盘）临时维护顶板，易漏冒位置采取插钢针掘进，钢针使用Φ33mm×3000mm钢管，间距为300mm，钢针交接长度600mm；②顶板凹凸不平、锚杆失效位置，使用φ17.8mm×4500mm锚索配套250mm×250mm×16mm预应力托盘代替顶锚杆进行支护，帮部破碎锚杆失效位置，使用φ17.8mm×3300mm锚索配套250mm×250mm×16mm预应力托盘代替帮锚杆进行支护；③当顶板破碎时，为防止往下漏煤（矸），顶板采用铺设双层网，增强网片支护强度，双层网铺设时先铺设菱形网后铺设钢筋网；④掘进时顶部锚索使用铁丝绑在顶部网片上，为避免锚索射出伤人，顶部锚索张拉完毕后采用10#铁丝以“L”字形式将锚索捆绑于顶帮网片（钢筋网、菱形网、塑料网）上，顶部锚索捆绑形式竖方向捆绑朝向工作面外，横方向捆绑朝向巷道右侧（工作面方向）。在锚索和网片上缠绕圈数都不得小于3圈。铁丝捆绑在网片上缠绕3圈后必须留有2～3cm余量，捆绑完毕后锚索至网片间任一根所捆绑铁丝上下波动必须留有3～5cm余量；⑤交锋前100～300m，每隔40m安设一台顶板离层仪，天天进行观测并记录观测数据，如离层有明显增长，则增加观测次数，如变化数值超过警戒值，则立刻撤人汇报，制定相应措施；⑥交锋剩余80m时，当班电话联系，当综采生产时，巷道不允许割煤，以免应力叠加。当距离交锋剩余50m时，停止掘进。要准确掌握8404工作面及5403巷的采掘进度，绘制交锋示意图，每班通报交锋距离及状况；⑦当发生动压显现，出现闷墩、响动频繁、掉渣等冒顶征兆，或出现顶板离层仪值明显增长、围岩变形增大，锚杆、锚索受压出现托盘弯曲、甚至变形断裂等现象，立即停掘撤人；⑧要加强掘进队组作业人员冒顶征兆及相关顶板知识的培训，提高其安全意识，进而增强应对突发事故的能力。

(2)交锋期间安全管理措施

①要支护到迎头，不得留空顶、空帮。班组长要安排专人对迎头往后20m范围内的支护进行重新紧固，保证锚杆螺母扭矩和锚索预紧值符合规程要求，短缺及失效的锚杆、锚索要及时补打[4]。将迎头煤壁挂网，并用φ22mm×2400mm螺纹钢锚杆进行支护，防止片帮；

②按设计要求，在两排锚杆中间按“二二”布置施工三眼组合锚索加强支护。组合锚索间排距为2000mm×3000mm，组合锚索托板为600mm×600mm×16mm钢托板，每组组合锚索孔采用3根规格为Φ17.8mm×8300mm锚索，每根锚索配合使用一支MSK2360和两支MSZ2360树脂药[5]。预紧力不得小于180kN；

③将工作面煤矸出尽、掘进机靠工作面回采帮移动，放下铲板，切割头落地上罩。按设计要求在迎头往后100m范围内打设井字木垛，在机组前后各打设井字垛1个，机组往后每10m架设1个井字垛，共11个。井字垛中心距煤柱帮2.0m，枕木规格1200mm×200mm×200mm；

④以8404面头采位为界前后300m范围内，每班加强对巷道顶、底、帮的观察，有异常或异响立即撤退人员至安全地点并向调度汇报；

⑤在迎头往后50m处设警戒牌，严禁无关人员随意进出工作面，并随采随移，与综采头采位时刻保持100m的警戒距离[6]。每班观察警戒牌前后围岩的变化情况，发现隐患及时处理，出现异常立即停工，撤人汇报，严禁人员在该区段长时间逗留；

⑥向每一位作业人员贯彻挂牌区域的危险性，引起员工的高度重视，形成自保、互保、联保，严禁无关人员在挂牌区域长时间逗留；

⑦设专人天天观察围岩变化情况，重点对巷内的冒高、断层带等顶板破碎及“八类区域”加强观测，有特殊情况及时撤人、汇报；

⑧以8404面头采位为界对前后300m范围内的离层仪，天天进行观测并记录观测数据，如离层有明显增长，则视情况增加观测次数。如变化数值超过警戒值，则立刻汇报，暂时将人员撤出，制定相应措施；

⑨停掘期间严格执行“一停四不停”规定，即巷道停止掘进，但局扇供风、巷道排水、瓦斯检测工作不停止，局扇、水泵和照明的电源不断电。交锋期间要加强瓦斯检查及监测，如有瓦斯异常现象，要及时撤人处理。

(3)复工临空巷掘进安全技术措施

①交锋过去50m，迎头正常无压力显现，开始复工生产。为方便机组运行割煤，将迎头、铲板处的井字木垛拆下，再将架好的倒数第一垛和第二垛木垛拆下备用。继续向前掘进时，在机组后每隔10m再架设1个井字垛，直至交锋错差100m后停止架垛。井字垛中心距煤柱帮2m，枕木规格1200mm×200mm×200mm。

②以8404综采面头采位为界，从该处前、后100m范围内靠皮带纵梁管每隔5m支设圆木点柱作为信号柱，通过观察记录其变形量来反映顶板压力变化[7]。信号柱共计40根，圆木直径18cm以上，要求木垛拆除前，40根木柱全部支设完成。木柱要做到“一柱、一楔背紧”，柱与柱方向成一条直线，偏差不得超过土20Om，每根支柱必须与顶网连接牢靠防止倒柱伤人，支木柱时大头朝上。

③割煤时要放慢速度，截割轨迹由下往上反复进行，严禁超空顶作业，一掘一支，缩小循环进度，到位、支护各一排。顶帮施工的锚索，必须按要求进行捆绑，防止射出伤人。

④临空巷掘进要加强矿压观测，重点对8404综采面头采位为界前后300m范围内的离层仪、围岩变形量天天进行观测并记录观测数据，每班必须对巷道顶、底、帮巡检，有异常或异响立即停工撤人，采取有效措施后方可进行正常施工。

⑤每班上岗干部必须指派专人从巷口至工作面详细检查顶、帮各支护的安全情况，发现聋煤、片帮等不安全隐患及时处理，发现顶、帮支护损坏或顶板压力增大地段，要及时采取补强措施，否则不得进入工作面作业，防止发生顶板事故。

⑥如在工作面中听到不明的响声，要及时确定其方向及性质，确认安全后方可开工，必要时撤人汇报。

⑦掘进时要预防采空区内有害气体外泄和积水涌出等灾害事故，当遇瓦斯等有毒有害气体超限、工作面低氧、涌水量突然增大等征兆时，必须立即断电撤人，并及时汇报。

4.矿压观测分析

（1）测站设置。①顶板离层观测测站设置。顺槽煤巷每隔50m安设一台GWL150(A)型顶板离层仪监测顶板离层，煤、半煤岩巷距工作面50m内、岩巷距离工作面100m内每天观测次数不少于1次，超过此范围观测频度为每周1次，八类区域每天观测1次。采掘交锋影响区域安装、观测按要求进行；如离层有明显增长，应视情况至少每天观测一次[8]。②围岩变形观测测站设置。采用“十字布点法”，测站布置在围岩表面位移测站上，每个测站观测断面不少于2个测点。与顶板离层仪同一个断面，每隔50m设1个测站，顶、两帮各布置1个测点。用钢卷尺或测距仪测量巷道位移量，距工作面100m内每天观测次数不少于1次，超过此范围观测频度可为每周1次。

（2）矿压分析。复工当班掘进割煤过程中有闷墩声且伴有煤渣掉落现象，平均每循环4～5次，现场采取增打超前支护、减小循环排距、缩短空顶时间的措施方式，维护顶板安全。交锋错差50～65m内闷墩发生频繁，之后闷墩现象缓和，错差90m后闷墩发生较少，偶尔有零星的闷墩发生。

通过对5403顺槽巷掘进过程中矿压观测分析，发现向前临空巷掘进受动压影响较小，顶板较稳定，但两帮受压出现局部破碎情况，特别是两帮肩角位置顶板向下1m范围内片帮严重，现场通过补打短锚索进行加固，设计采用的支护形式基本能保证支护质量和巷道的稳定性[9-10]。

8404工作面周期来压步距约12m，通过对交锋影响段顶板离层仪的观测发现，多数离层仪读数在头采位超前200～100m间变化较频繁，移进量范围0～57mm，有4处离层数据超限，超限位置采取补打锚索钢梁和组合锚索形式进行补强，补强加固后，通过现场观测，离层量已基本趋于稳定。局部离层仪在采位过后200～700m间仍有变化但变化量不大，平均值为11mm。在掘进过程中，先掘巷道受采煤工作面回采动压影响，局部地段出现底鼓现象，底板位移量在200～700mm后趋于稳定。

5.结语

5403掘进巷道与相邻8404综放工作面交锋实践中，以交锋50m前停掘，错差50m后复工为基础，通过对交锋前、交锋期间、复工临空巷掘进的不同阶段，采取对应的安全管控措施，保证了巷道在复杂应力场条件下的安全顺利施工，优化支护参数保证巷道支护安全可靠，使得临空巷道变形控制在轻微、中等程度，减少了因巷道二次维护对人力、物力的投入，避免了顶板冒落等灾害事故的发生。

5403巷与相邻8404综放工作面交锋期间，通过改进5403巷支护设计，加固顶帮支护，在交锋期间停复工前后采取相应管控措施，极大地保障了巷道的成型质量和现场作业人员的人生安全，有效抵御了采煤工作面回采带来的动压影响，提升了巷道的掘进效率和安全可靠性，实现巷道安全顺利掘进，为矿井今后类似的施工工作提供经验借鉴。