综采工作面过空巷支护技术应用分析

费晋华

（山西焦煤山煤国际长春兴煤业有限公司，山西 大同 037101）

1 概述

山西焦煤山煤国际长春兴煤业有限公司22601 综采工作面位于南盘区西南部，工作面东部和南部为矿井矿界及中煤金海洋五家沟煤矿，西部为矿井西部矿界及韩家洼煤矿，北部为22602备采工作面。工作面布置于石炭系太原组中下部22#煤层中，22#煤层结构复杂，厚度较稳定，工作面煤层平均厚度12m，含3～4 层夹矸。煤层大致走向东西，倾向北。倾角较小，平均-2°。呈一单斜构造。煤层顶底板岩性如表1所示。

表1 22#煤层顶底板岩性汇总表

22601 工作面倾向长230m，原设计走向长1414m,采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤开采。为最大限度回收煤炭资源，对22601工作面东翼三角煤炭资源进行回收，相比原设计停采线走向长度延伸447m。

为回收22601东翼三角煤，需要通过南盘区三条大巷（空巷），22601综采工作面与三条大巷呈44°夹角，如图1所示。为了防止工作面过空巷期间出现顶板破碎、垮落以及片帮现象，通过技术研究，对过空巷期间必须采取合理有效支护技术。

图1 601工作面与三条空巷平面布置示意图

2 过空巷支护设计

2.1 南回风大巷二段支护方案

从601 回风交叉口至602 回风绕道交叉口，共计345m，此段内补强锚索支护，由原来的“2-0-2”支护变更为“2-3-2”锚索支护，采用锚索+槽钢的方式支护，槽钢为4.5m 长的16#槽钢。在斜长75m 范围内打设木垛加强对顶板的支护，木垛距巷道东帮0.8m，木垛间距10m，在巷道另一帮打设一排木点柱，木点柱距帮0.5m，柱距1.5m，用木楔背实顶板。共需打设550根锚索（∅17.8mm×6300mm）、25个木垛，55根木点柱。

为保证回采过后22602回风绕道通风正常，需要在此三角区加强顶板支护。加强支护方式为：补强锚索支护与南回风大巷二段一致，在巷道打设木垛的方式，打设两排木垛，木垛分别距帮0.2m，木垛间距1m。如巷道变形厉害，补充在两帮砌墙的支护方式。以保证回采后22602回风绕道受采动影响后，巷道不会变形严重，满足通风需求,如图2所示。

图2 601工作面过南回风二段支护示意图

2.2 南皮带大巷二段支护方案

22601 工作面与南皮带大巷二段为水平贯通。在南皮带大巷与22601 工作面交错的313m 内补强锚索支护，由原来的“2-0-2”支护变更为“2-3-2”锚索支护，采用锚索+槽钢的方式支护，槽钢为4m 长的16#槽钢。在巷道中部打设一排木垛，木垛间距10m，在巷道两帮分别打设一排木点柱，点柱距帮0.5m，点柱间距1.5m。共需打设480根锚索（锚索长度为4.8m，直径为17.8mm）、木垛35个，木点柱460根。

2.3 南辅运大巷二段支护方案

22601 工作面与南辅运大巷二段为水平贯通，南辅运大巷二段为拱形巷道。

在南辅运大巷与22601 工作面交错的315m 内补强锚索支护，由原来的“2-0-2”支护变更为“2-3-2”锚索支护，巷道拱形部分吊钢梁刹顶，加强支护锚索与起吊锚索共用，原巷道支护锚索为8.3m，现补强锚索9.5m，锚索外露1.5m 用于起吊钢梁刹顶，巷道中部打设一排木垛，木垛间距10m。共需要打设480 根锚索。11#工字钢（9m）85根、半圆木（长度为2.5m）1000块、半圆木（长度为2.0m）500块。

2.4 22601工作面机头硐室及支护方案

22601 工作面机头处，为大断面四巷交叉点，由于该处断面较大，随着回采推进，该处压力将持续增加，因此需加强支护；在22601 工作面交叉处，在原有支护下，根据顶板实际情况，在可布设锚索点附近，施工组合锚索，并在交叉区域巷道超宽处补打单体柱对顶板进行支护。原巷道宽5.4m，超宽区域每超宽1m，补打一排单体柱，单体柱排距1m，柱距1.2m，配铰接顶梁使用，以保证该区域安全。

3 工作面过空巷情况及应用效果

3.1 工作面过空巷情况

7月23日在推进至采位1382.8m时，首先在工作面机尾处与南回风大巷二段空巷揭露，随着工作面向前推进，空巷的暴露点向机头方向转移。8月1日夜班在推进至采位1433.8m 时，工作面机尾与南皮带大巷二段空巷贯通，此时工作面同时揭露2条空巷，南回风大巷二段的揭露点在102-105#支架处。8 月2 日中班在推进至采位1441.8m 时，南回风大巷二段空巷已在工作面顶板上方（约94#-97#支架上方）。8月10日在推进至采位1479m 时，工作面机尾与南辅运大巷二段空巷贯通，此时工作面同时进入三条空巷内，南皮带大巷二段的揭露点在101-104#支架处，南回风大巷二段空巷在工作面顶板上方预计在71#-74#支架左右。

9月3日在推进至采位1607m时，工作面机头推出南回风大巷二段空巷，此时南皮带大巷二段和南辅运大巷二短的暴露点分别在25-27#支架和56-58#支架。9月12 日在工作面推进至1655m 时，工作面机头推出南皮带大巷二段空巷，此时工作面剩余一条空巷，揭露点在29-32#支架。9月24日在工作面推进至1704m时，工作面机头推出南辅运大巷二段空巷，此时工作面三条空巷全部推出，工作面过空巷结束。

3.2 实际应用效果

（1）通过对22601 东翼工作面资源的回收，22601工作面的走向长度较原设计增加了447m,可多回收煤炭资源158.1×104t，增加井巷工程量1950m。

（2）井巷工程成本8000 元/m，共计1560 万元。过三条空巷的支护成本及人工费用：锚索费用：169825.5元；木料费用：884746 元；工字钢：106600 元；用工880人，按320 元/工计算，合计为1442771.5 元。按照现原煤单价630 元/t，多回收的煤炭资源销售总额99603 万元，实现收益99603 万元-1560 万元-144.3 万元=97898.7万元。

通过过三条空巷，回采22601 东翼工作面三角煤，可实现利润97898.7万元。

4 总结

（1）工作面在推进过程中，遇顶板周期来压时，空巷前后的应力比较集中，导致空巷前后支架安全阀频繁开启，立柱下降明显，需提高周期来压的预测预报及周期来压时工作面需快速推进，加强工作面支架初撑力的管理。

（2）关于空巷的支护，需要根据实际情况制定合理的支护方案，既不能过剩也不能太弱。

（3）过空巷期间铁器及杂物的管理，加强铁器源头治理，工作面采煤机从进入空巷到通过空巷一直有铁器割出，因此必须安排专人捡出铁器，禁止铁器拉出转载机。同时加强对各转载点检查遗漏的废旧锚杆、托盘、网片等铁器杂物，发现杂物及时闭锁，进行回收。