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2 0 2 0年第0 5期 综采工作面过空巷技术研究 李大为 汾西矿业集团高阳煤矿, 山西 孝义 0 3 2 3 0 6 摘 要 综采工作面过空巷时存在空巷围岩破碎、 顶板下沉量大等问题。山西某矿2 4 0 6采面前方有两条空巷, 在 对空巷进行现场调研的基础上, 提出在采面过空巷前采用锚索、 锚杆、W钢带及钢架棚对空巷进行加固并 适当调斜采面, 在过空巷中采用确保采高、 快速甩压等技术措施, 有效确保了2 4 0 6综采工作面过空巷安 全, 现场应用效果显著。 关键词 综采工作面; 空巷; 采面调斜; 围岩变形; 矿压显现 中图分类号 T D 8 2 3 D O I 1 0. 1 9 7 6 9/j . z d h y . 2 0 2 0. 0 5. 0 5 5 0 引言 当矿井采掘变更或者整合其他矿井时, 综采工作面 难以避免地会出现过空巷问题。随着矿井开采深度增 加, 综采工作面过空巷问题成为一个制约采面生产安全 的技术难题[ 1 - 3]。随着综采工作面与空巷的距离缩短, 空 巷围岩受力、 变形增加的同时, 空巷与采面间的煤柱受采 动动压影响显著, 塑性区增加明显; 采面与空巷贯通后, 采面控顶距离增加, 顶板控制困难[ 4 - 5]。本文就以山西某 矿2 4 0 6综采工作面过空巷为研究对象, 对采面过空巷采 取的技术措施进行详细分析, 以期为其他矿井综采工作 面过空巷提供借鉴。 1 工程概况 2 4 0 6综采工作面开采4号煤层, 埋深3 9 05 4 0 m, 煤厚4. 3 m, 倾角1 5 , 岩性从上到下为1 0. 6 m的粉砂 岩 基本顶 、 5. 5 m的细砂岩 直接顶 、6. 3 m的泥岩 直 接底 、 7. 8 m的粗砂岩 基本底 。2 4 0 6采面上覆为3号 煤层2 3 0 5、2 3 0 3采面采空区。2 4 0 6采面开采范围内存在 两条空巷, 具体位置关系见图1, 空巷沿煤层倾斜方向横 穿整个采面, 影响采面开采范围为6 2 56 5 2 m。 2 采面过空巷技术 2. 1 人员安排 由于采面通过的空巷上覆为已经开采的2 3 0 5、2 3 0 3 采面, 在采面开采过程中采动动压势必会造成空巷围岩 应力增加, 部分围岩变形量增加。为了确保2 4 0 5采面过 空巷安全, 矿井应组织专业人员编制过空巷专项技术方 案, 成立指挥小组、 质量小组、 应急保障组以及技术指导 等保障机构。 采面正常生产时安排1 1名作业人员, 在过空巷期间 人员增加至1 3人, 原设备检修时间为6 h, 在采面过空巷 时增加至8 h, 从而确保采面在过空巷期间不会出现设备 故障导致回采中断问题。 2. 2 空巷补强加固 采面过的空巷为小煤窑遗留巷道, 采用锚杆支护。 受3号煤层开采及2 4 0 6采面采动影响, 空巷内围岩破 碎, 需要对空巷进行加固支护。具体采用的加固方案为 补打锚索、 锚杆、W钢带、 3 6 U形钢架棚, 巷帮支护用玻璃 钢锚杆, 以便采煤机截割。 图1 采面与空巷位置关系 锚索为钢绞线 ϕ1 7. 6 mm6 5 0 0 mm , 每排布置2 根, 间距排距2 0 0 0 mm2 0 0 0 mm, 预紧力在1 0 0 k N以上, 锚固力在2 0 0 Nm以上, 采用W钢带对顶板 进行补强。用1 1号工字钢组成钢架棚支护, 棚后采用半 圆木与顶板及巷帮接触严密, 棚间距为1 0 0 0 mm。 巷帮用玻璃钢锚杆 ϕ1 6 mm1 6 0 0 mm , 布置4 根, 间距排距1 0 0 0 mm1 0 0 0 mm, 锚杆最上端位 于顶板下方3 0 0 mm位置, 左右帮锚杆对称布置。具体 空巷补强加固设计见图2。 2. 3 过空巷安全技术措施 1 在过空巷前应对回采工作面液压支架立柱、 平衡 油缸、 安全阀等关键组件进行细致排查, 若出现故障或者 缺陷应及时修正或者更换, 确保液压支架在过空巷期间 可以灵敏动作, 支架工作阻力满足设计初撑力。 2 检修工、 采煤司机、 刮板机司机、 皮带输送机司机 等应对采煤机、 刮板输送机以及皮带输送机等运行情况 进行排查, 确保过空巷期间均处于完好状态, 避免出现故 障停机问题。 3 在采面过空巷前就适当调斜回采工作面, 将机尾 超前机头5 m, 从而使得采面可以分段揭露空巷, 避免顶 431 自动化应用 创新与交流 收稿日期 2 0 2 0 - 0 3 - 2 6 作者简介 李大为 1 9 8 8 , 男, 毕业于太原理工大学采矿工程专业, 本科, 工程师。 2 0 2 0年第0 5期 板来压造成液压支架移动困难问题, 降低过空巷难度。 图2 空巷补强加固示意图 4 采面采煤高度在4. 2 m以上, 并给顶板来压时预 留顶板下沉余量, 避免来压明显顶板下沉量过大出现压 架问题。 5 回采工作面液压支架初撑力在2 5. 2 MP a以上, 推进时护帮板及时伸出。 6 提前规划好采面过空巷技术方案, 在采面与空巷 距离在23 m时对设备进行检修。若过空巷期间出现 来压, 采用局部加快进刀方式甩压, 降低顶板下沉量。 3 采面过空巷时矿压显现 采用压力计对采面过空巷前后液压支架工作阻力进 行监测, 发现采面在过空巷前5 01 0 0 m范围内周期来 压不规律。为了规避采面过空巷时出现强烈来压, 采面 在过空巷前适当降低推进速度, 从而使顶板岩层可以充 分垮落, 尽量使采面过空巷前出现来压。采面支架工作 阻力分布见图3。 采面 过 空 巷 前 就 适 当 调 斜 采 面, 机 头 超 前 机 尾 5. 5 m通过空巷; 采面进入空巷后2. 6 m时2 08 0号液 压支架来压, 监测到工作阻力分布在4 04 8 MP a; 采面 进入空巷5. 8 m后支架工作阻力开始逐渐降低。过空巷 来压时支架安全阀约有6 0开启, 集中在3 56 0号支架 间, 顶板最大下沉量达到0. 3 5 m, 表明采面在过该空巷 时顶板来压明显, 主要是由于采面调斜角度过小导致。 图3 液采面支架工作阻力分布图 采面过第二条空巷时机头超前机尾1 5 m进入空巷, 采面进入空巷5. 8 m时液压支架3 04 5号支架率先来 压, 随 后 扩 展 至2 01 1 5号 支 架, 工 作 阻 力 在3 8 4 3 MP a。采面过空巷时来压不明显, 部分区域出现深度 在0. 5 m以内的片帮。 总结采面过空巷矿压显现情况发现, 采面在过空巷 时确保采面回采高度在4. 2 m以上, 从而给支架过空巷 期间预留足够的下沉空间, 避免过第一条空巷时采面顶 板下沉量达到0. 3 5 m, 这样支架也不会出现压架、 死架 问题。通过采面调斜, 避免出现大范围、 高强度来压。回 采工作面共耗时1 2 d完成过空巷工作, 在过空巷期间顶 板稳定, 采面推进正常, 表明所提出的过空巷技术实用性 较强。 4 总结 1 在分析矿井2 4 0 6工作面过空巷条件的基础上, 提出加固空巷、 保证采面采高、 调斜采面以及采面甩压等 过空巷技术, 从而降低采面过巷时的揭露范围, 降低空巷 对采面回采的影响程度。 2 现场矿压观测表明, 采取的过空巷技术措施可以 确保采面过空巷安全, 当采面具有调斜条件时, 可以适当 增加采面调斜程度, 可以显著降低过空巷带来的不利 影响。 参考文献 [ 1] 黄衡.采煤工作面过空巷顶板支护技术研究[J].能源与 节能, 2 0 2 01 1 1 2 - 1 1 4. [ 2] 任文奎. 1 0 - 1 0 2综采工作面过空巷控制技术研究[J].山 东煤炭科技, 2 0 1 91 2 2 9 - 3 1. [ 3] 李斌.综采工作面过空巷工艺支护技术应用[J].水力采 煤与管道运输, 2 0 1 94 1 1 1 - 1 1 3. [ 4] 张伟.综采工作面过空巷技术探讨[J].山西化工,2 0 1 9, 3 95 7 6 - 7 8. [ 5] 孙占朋, 陈川, 官瑞冲, 等.柳塔矿综采工作面过空巷技术 研究与应用[ J].现代矿业,2 0 1 9,3 58 1 8 5 - 1 8 7,1 9 0. 531 创新与交流 自动化应用