57浅谈综采面过空巷如何加强顶板控制

柳湾煤矿 韩建华

空巷是以前小煤窑无序开采或布置综采工作面推进过程中留下的巷道，当综采设备在生产过程中经过空巷时，容易造成大面积冒顶，带来重大安全隐患。如果不开采空巷区域，不仅会造成资源浪费，而且需要重新布置切眼，进行综采设备的搬家倒面，消耗大量的人力物力。在资源日益紧张的今天，煤炭资源开采和利用就更加迫切，掌握综采工作面过空巷关键技术，安全高效回采矿产资源，无疑具有重大意义。我矿通过对过241103综放工作面回采范围内空巷的观测、记录、总结，掌握周期来压步距，采用调斜工作面，合理的工序组织，确保了工作面顺利通过了空巷，掌握了综采工作面过平行工作面的全长空巷的有效方法。

1 引言

工作面过空巷(在工作面前方并与之平行的废弃的巷道)是煤矿开采中经常遇到的问题。已有的方法有以下几种：①用密集支柱或木垛加强对空巷顶板的支护；②用锚杆、锚索加固空巷顶板和两帮；③以空巷为切眼重新布置工作面；④采用速凝材料充填空巷。第三种方法主要用于炮采或普采等较易搬家的工作面，综采或综放工作面一般采用前两种方法：由于密集支柱或木垛承载能力低，难以抵抗工作面超前支承压力的作用，空巷在超前支承压力的作用下产生冒顶和两帮大范围的片帮，最终巷道被垮落的顶板岩石填满，给工作面过空巷造成很大困难。而且，当工作面接近空巷时，空巷和工作面之间的煤柱已处于破碎或塑性状态，基本无承载能力，主要顶板在空巷上方发生断裂；使工作面顶板下沉量大幅度增加，支架工作阻力急剧升高，煤壁片帮，出现压死或压坏支架等事故，造成重大经济损失，威胁安全生产。若采用锚杆和锚索加固空巷，对维护空巷顶板和两帮的完整性有一定的作用，空巷顶板一般不会大面积垮落。但由于空巷围岩已处于塑性或破裂状态，加固后的围岩仍难以承受超前支承压力的作用，不能有效控制主要顶板的提前下沉或断裂。第四种方法需要消耗大量的速凝材料，运输、试验及速凝材料的使用和成型都须耗费大量时间、资金。为此，我矿采用第一、第二种方法相结合的方法，实现了快速、安全、高效地通过空巷，为以后综采工作面过空巷提供了范例。

2空巷上覆岩层活动规律分析

工作面正常推进时，主要顶板断裂前后可视为梁或板的结构。经初次和多次断裂后，岩块相互铰合可形成砌体梁结构。如工作面前方存在空巷，当工作面推进到空巷附近时，主要顶板的悬露长度达到周期来压步距时，由于空巷与工作面煤壁之间的煤柱已在超前支承压力的作用下而进人破碎状态，煤柱难以起到切顶的作用。此时，主要顶板并不按周期来压步距断裂，而是在空巷的里帮断裂，主要顶板的垮落长度将增大，来压强度急剧增加，致使工作面煤壁片帮，支架压力增大，空巷顶板垮落。这是工作面过空巷困难的主要原因。

3综放工作面241103基本情况

柳湾矿241103综放工作面走向长1330米，倾向长198米，平均5.6米，含有4—6层夹矸，厚0.02—0.2米，煤层起伏不大，倾角平均4⁰左右，在工作面中部有永兴矿掘一条11#煤集中空巷，东西向分布，与工作面平行，沿底板掘进，断面3.2×2.6m2，顶板为煤层，锚网钢筋托梁支护。直接底为高岭土泥岩，厚度5.0米，灰白色、有滑感，遇水变软，抗压强度147kg/cm2；直接顶为页岩，厚1.7米，黑灰色，性脆、易碎，抗压强度389kg/cm2；老顶为K2石灰岩，厚8.0米，灰色、致密、坚硬，抗压强度940kg/cm2。工作面采用四、六制正规循环作业，三班生产，一班检修。低位放顶煤一刀一放。液压支架选用

ZF4000/17.5/28HL，端头支架选用ZFG4400/21/33 H。工作面采高为2.5—2.8米。

4空巷基本情况

空巷断面为3.2×2.6m，原支护形式为锚网钢筋托梁支护，空巷维护良好，顶帮基本稳定。锚杆规格为ø16×1600 mm的普通螺纹锚杆，排距 800mm，内加钢筋托梁固定金属网支护。

空巷加固方案：根据空巷顶板的完整情况，提前对空巷进行了维护，分别采用打木垛、架单体液压支柱和π型梁棚加强支护，在空巷两口各打三排木垛，间距3米， π型梁架设顺空巷方向，梁下支设“一梁三柱”，π型梁长3.0m，支柱规格为DZ—25型。π型梁顺巷道支设四排，π型梁排距为0.6m，前、后两排各距帮0.4m，每根π型梁两梁头及梁中间各支设一根单体液压支柱，共架棚232架。π型梁接顶要严实，接顶不实处用构木填充严实。支设的所有单体液压支柱必须全部穿木柱鞋，并挂设合格的防倒链。木柱鞋使用规格为0.4×0.15×0.1m

的木柱帽，坑木消耗合计6.52m3，共使用了900根DZ—25型单体液压支柱和240根π型梁（可回收），有效地支护了顶板，为顺利通过空巷打好了基础。

5工作面过空巷施工组织

为顺利通过空巷，要及时调整工作面位置，工作面推进到距空巷10米的位置时，工作面调整层位，尽量下钻使工作面顶板能与空巷顶板找平，并停止后溜子放顶煤，减轻煤壁的支撑压力。同时进行斜摆机尾，斜摆时要缓慢进行，机尾进度超前机头6-8m即可。随着工作面的推进，空巷内部分地段顶底板已无空间，在工作面揭露空巷后，割煤时尽量不损坏空巷内支护的液压支柱和 π型梁，及时将液压支架拉出，伸出前探梁，打出护帮板有效地护帮护顶，使工作面尽快推进。生产班将π型梁和单体柱回出，并将溜子中的锚杆等杂物及时捡出，防止堵库。检修班将物品运出。自2008年3月13日揭露空巷，到3月30日结束，用时17天顺利通过该空巷。

在此过程中，空巷内底板底鼓达0.5米，三角处有少量煤壁垮落，但空巷揭露前后，顶板未见明显的矿山压力显现，支柱下缩量小，锚杆大部未失效，工作面均未发生冒顶、片帮、压死支架等事故，说明联合支护能较好地控制顶板，为工作面过空巷的安全提供了有效的保障。

6总结

综采工作面过空巷是多年未解决的技术难题，本文通过综放工作面过空巷时顶板活动规律分析和生产实际相结合，采用锚网支护和密集单体液压支柱联合支护方法维护空巷顶板。实践证明，这种方法是行之有效的，不但能有效地控制顶板，使工作面顺利推过空巷，而且极大地降低过空巷成本，提高推进速度。因此对我矿以后能尽快通过空巷具有较大的现实意义，具有一定的推广价值。