厚煤层综采工作面过平行联络巷工艺研究

韩蕾蕾

（山西煤炭运销集团首阳煤业有限公司，山西 晋城 048400）

随着矿井生产的不断发展，井下巷“纵横交错”，在开采中，工作面会出现一些贯通工作面的巷道（例如联络巷和措施巷），而在后期的回采期间，面对这些贯通工作面的巷道，没有进行工作面迁移，而是直接通过这些巷道进行开采。为确保巷道施工的安全和高效，必须制订出一套完整的支护方案，以便对已废弃的巷道支护进行技术指导。

受临近原小煤矿采掘影响，在15102工作面顺槽掘进期间，发现于工作面中部实质上形成一条联络巷，跨越整个工作面，为做好该联络巷补强支护及回采工作准备，提高采煤的回采效果，降低安全风险，需对顶板管控技术进行研究[1]。

1 工作面概况

1.1 工作面基本情况

该矿区的工作面长度为150m，开采高度为4.3m，累计采用148 液压支柱保障工作面的安全。其中，ZZ9000/25/52D 型液压支架82 个，ZZG9500/25/52D 型液压支架6个，1个ZZT10000/26/42D端头支架（机头），采用相匹配的SGZ764/264型刮板输送机，MG400/950-WDK 型双滚筒采煤机。在运输顺槽中设置了DSJ1000/2×110型胶带运输机，在煤帮部两侧分别铺设了供排水管道、供电电缆和信号电缆。

1.2 联络巷支护情况及顶底板岩性

联络巷的长度为150m，该巷沿顶板掘进，原断面为3600mm×2500mm（高×宽）的矩形巷道，采用锚杆+锚索梁+钢筋网支护方式。采用“五—五”“矩形布置”的方式，螺纹的锚杆直径20mm×2200mm，间距800mm×800mm。在锚杆梁支护中，锚杆长度为3000mm，排距为2400mm；缆绳分为∅178mm×8300mm 和∅21mm×8mm×10300mm，两种不同的缆绳交叉支撑，一梁三锁，间隔1100mm。

两组支护法采用“锚索+塑料网格+钢索”组合支撑。锚固结构为“三—三”长方形排列，使用直径为1850mm的玻璃钢锚杆，间距为800mm×1000mm。塑料网格尺寸为2000mm×5400mm，钢制的梯形梁是由直径为12mm 的圆形钢板焊接而来，规格为80mm×1900mm。图1为锚杆布置构造图。

图1 联络巷永久支护布置（单位：mm）

工作面顶底板岩性情况见表1。

表1 工作面顶底板情况

2 过联络巷技术方案

针对联络巷的特点，提出了“单立柱+矿工钢”的组合支护方案。在联络巷和运输顺槽、回顺交叉处分别设置一套“#”型木垛，以增强支护结构；在工作面两侧顺槽50m 处，采用双排单、铰链式顶梁进行支护[2]。在联络巷15m的工作面上，从工作面向下推进，在距离联络巷0.6m 的地方，采用正刀法推进，斜向穿过联络巷；在经过联络巷时，联络巷内的单根支柱逐渐被拆除，矿工钢被压在了液压支架的顶部，所以不需要再进行恢复。联络巷在运输顺槽附近20m处（在工作面调斜后，首先穿过联络巷）附近的帮部，以避免钢筋梯子梁被卷筒卷入而造成机械故障，之后根据联络巷的压力和片帮情况，确定是否要拆除其余部分。

3 过联络巷施工步骤

3.1 对联络巷进行临时支护

巷道在拆除了管线、完成底板平整工作后，需要进行加固和支护。该工程应用DW-2.8型矿用11号矿用钢作补强支护。钢筋长3400mm，在每个钢筋混凝土下支撑5个独立支撑，支撑间隔750mm，排间隔1000mm，单体支柱穿柱靴，并设有防倒链条[3]。联络巷的施工剖面见图2，联络巷的顶视图见图3。

图2 工作面联络巷支护断面（单位：mm）

图3 工作面联络巷支护俯视（单位：mm）

3.2 对两顺槽超前段及三角区进行临时支护

在回采到距联络巷50m 的时候，在联络巷和运输顺槽、回风顺槽的交汇处分别设置一套“#”型木，超前支护方式为双排式单层组合式的组合式顶梁，其支护长度不宜少于50m。

3.3 工作面通过联络巷步骤

第1 阶段：掘进到联络巷15m 时，对工作面进行调斜处理，将联络巷附近20m以内的支护全部拆除，并视压力的变化决定是否完全拆除其它位置支护[4]。

采用分段切割法对采场进行调整。调整的过程是：从前部切下三角形的煤炭，沿尾部方向切到36#的支架位置，然后回到机头，再将三角煤切到60#支架，然后又回到机头，再切下三角形的煤炭，然后又回到机头，继续切三角煤直至割透，这是一个完整周期；每个周期机头切割3 次，前进2.4m，尾部切割1 次，前进0.8m；当工作面机头与机尾之间距离为9.6m（6个周期）时，工作面调斜完成，这时，尾部与工作台间隔10.2m，机头与工作台间隔0.8m。图4显示了工作面的倾斜调整原理。

图4 工作面调斜示意

第2 阶段:调斜工作结束，工作面机头距联络巷0.8m，开始平行推进。

工作面平推采一刀煤后揭露运输联络巷，进行了联络巷的施工，采用常规的循环法，整个施工过程分成3 个阶段，总计17 次切割。①常规周期切6 次后，1#支撑在实际煤壁0.8m 内，89#支架与联络巷之间的距离为5.4m；②常规周期切7 次后，89#支架钻进联络巷；③常规周期切4 次后，89#煤柱支架在实体煤墙0.2m 处。

工作面过联络巷示意图如图5所示。

图5 工作面过联络巷示意

第3 阶段：在工作面顺利通过联络巷后，进行工作面的调直。

采煤机从尾部切下三角煤，沿机头方向切到50#支架，回到机尾，切穿下一圈的三角煤，切到38#支架，再回到机头，切穿下一圈的三角形煤，然后吃通刀，如此循环，直到工作面调直为止，在工作面调直后，可以进行正常的开采。图6为工作面经过联络巷后的示意图。

图6 工作面通过联络巷后示意

3.4 过联络巷单体回撤工序

联络巷各段临时支护采用1 根工字形、5 根单体柱，1#支架在进入联络巷后，代表完成一次正常周期，按开采的顺序将相邻于工作面的一列单行单元撤回。在采煤机上，采用了沿着矿工钢下部移动支架，不对矿工钢材进行回采的措施，从而实现了加固支护[5]。

按顺序循环，使工作面逐渐穿过联络巷，待全部单体全部撤回，所有的矿工钢都放在了支撑的横梁之上。

4 安全技术措施及组织管理

4.1 安全技术措施

采煤时，采煤者应对采场的采高和联络巷的高度保持一致。坚持正常运转，液压支架工跟机，带压，擦顶拉架。在推进刮板输送机时，禁止发生急转弯。在通过联络巷的过程中，每个班组在开始作业之前，都要由跟班队长对工作面和联络巷进行全面的安全检查，确保安全，才允许员工在工作场所作业。各操作人员应定期对施工场地周围的围岩、支护进行定期巡查，一旦发现不安全隐患，应立即上报上级，排除隐患后，方能进行施工。在工作面穿越联络巷时，应在联络巷的两端各设立一道隔离带，并设置“禁止进入”的警示牌。做好工作面工程机械维修保养工作，保证其正常运转。在过联络巷的全过程中，全体工作人员必须听从班长和跟班队长的指示，各司其职，做到自保、互保、联保，保证施工的安全、平稳。在采煤机进入联络巷时，应由班长在现场指导，先把机头的滚筒放低，再将滚筒慢慢抬起，直至切出上煤层（避免在联络巷中有锚绳），采煤机经过该段后，才能进行正常的切割。在拆除“#”形堆垛之前，应采取“单体+铰链式顶梁”的临时支护，从上到下逐个拆除，并将其整齐地堆放在工作面的超前支护范围之外。在工作期间，如果出现任何异常情况，应立即撤离。当液压支架的前梁压力突然增加时，为了避免支架被压死，必须在支架的顶部横梁下面支起一个单体支撑，以避免前梁“低头”。按照《煤矿安全生产标准化管理体系基本要求及评分方法(试行)》的有关规定，对工作面工程质量进行了全面的规范管理[6]。

4.2 组织管理

现场由跟班队长和班长负责现场工作的统筹，跟班队长是现场的安全责任人，班长是项目的质量负责人，验收员对负责每个班次质量检验。所有交接工作必须在施工现场完成，并明确项目进度和存在的问题。班长要对所有的工作进行科学的分配，明确每个人的职责，保证项目的质量和时间。所有工作岗位的施工人员都要有相应的证书，严禁无证操作。

5 矿压观测

在联络巷施工4d 内，累计共12 个班组，在此过程中，每隔2h 对工作台的支撑压进行一次检测（每10 架设置一个检测点），并对20m以上的顶板来压和联络巷的顶板变形情况进行了统计和分析。

在回采到联络巷10m 处，在顶底板5m 以上处，深部出现近50mm的移近量，联络巷的末端和中段的压力逐渐显现出来，联络巷20m 处的“鼓包”开始出现。在工作面距联络巷5m 处，顶底板位移约100mm，联络巷顶板沉降比较明显，1#~36#支撑支撑力显著增加，联络巷20m范围内出现了塌方，随着工作面的深入，联络巷的其余支护也随之发生了变化,必须强化对剩余巷帮的支护强度，保证煤矿井壁的稳定性和工人在生产过程中的安全。

当液压支架进入联络巷时，顶板的压力显现，体现为支架前梁的受力突然增大，产生“低头”现象，工作面迎头10m范围内，顶板位移200mm左右，巷道中临时支护的单根支柱钻深达150mm，联络巷上部“#”字形木垛受压变形较大，压缩超过200mm，采用“#”字形堆垛法对顶板进行加固。工作面1/2 左右的液压支架进入联络巷后，在工作面迎头10m 处，顶、底板的位移近250mm，联络巷内的单根支撑钻深近250mm，顶板下沉近100mm，顶板没有明显的破裂，联络巷也没有显著的片帮。在此之后，上、下煤层的位移没有显著的增大，且没有显著的板帮。

总体上，采用“永久性加固+临时支护”的联络巷支护方案，调整巷道的坡度，使其在联络巷中斜向交叉，采用追机、带压、擦顶拉架等技术手段，在联络巷施工中取得了较好的顶板控制效果，可以使工作面顺利通过联络巷。在以后出现此类问题时，可以采取联络巷末端补打单锚索、打“#”形木垛、“单体+铰链式顶梁”等方法来加固顶板，保证顶板的稳定，不预先收回巷道内帮部的玻璃纤维锚索，保证了巷道整体的完整性，通过增加煤层的强度，可以保证采场顶板的稳定，进一步提升工作面的安全系数[7]。

6 结语

（1）综采工作面穿越联络巷时，顶板管理困难，存在着一定的安全隐患，必须以巷道原有的支护为依据；采用“单体支柱+矿工钢”“#”形木垛、补强锚杆支护。

（2）针对综采工作面的实际，当施工到距联络巷的位置较近时，进行工作面调斜处理，确保工作面的调斜工作在推进至联络巷时刚好完成。

（3）在穿越联络巷的过程中，为了能在最短的时间内顺利通过目标巷道，采取了三班作业的方式，即使工作面的一端先行穿过联络巷；并逐步将其它支架通过，其间必须做到追机、擦顶、带压移架，确保支架初使承载能力不低于24MPa。

（4）强化联络巷和顺槽交叉口的支护强度，保证顶板下沉和破碎处于可控的状态。