在复杂地质条件下过空巷及穿层巷道技术

罗 君

(西山煤电(集团)公司 东曲矿，山西 古交 030203)

1 工作面地质概况及实际情况

1.1 工作面地质概况

西山煤电集团公司东曲矿14216 工作面井下位于+973 水平二采区，该面所采4#煤层结构复杂，煤层总厚为3.45 ～4.7 m，其中，煤层厚2.5 ～4.3 m，平均3.51 m，夹矸厚0.15 ～1.6 m，平均0.65 m，中上部夹1 ～3 层的薄层泥岩，煤层厚度变化较大。顶底板岩性见表1。

表1 顶底板岩性表

1.2 工作面实际情况

根据以上地质资料，当工作面轨道顺槽推至247 m，皮带顺槽推至295 m 处，有一条与工作面轨道顺槽和皮带顺槽贯穿的空巷，该空巷靠轨顺一头与轨顺巷道立交，向2#煤穿层，穿层段长度25 m，空巷总长度170 m，同时该空巷内还有一条穿层联络巷与2#煤运煤平巷相通，长度40 m，且空巷与轨道顺槽交汇处有陷落柱出现。位置关系图见图1。

2 空巷及穿层巷道的支护技术

空巷水平段及穿层联络巷原断面尺寸及支护:宽4 m，高2.4 m 倒梯形，支护为全锚支护。空巷穿层段支护为锚棚支护，宽4 m 高3.1 m 正梯形。

图1 空巷、穿层巷及陷落柱与工作面位置关系示意图

1)空巷水平段维护:空巷内支护采用单体支柱架棚支护;单体柱作腿，3.6 ～3.9 m 工字钢梁和3.6 m 板梁做梁，一梁四柱，棚距1 m，柱距1 m 打设。顶板破碎压力大地段，可以根据实际情况在棚子中间再套板梁或钢梁加强支护，将棚距由1 m 变为0.5 m，巷道高度不够的地方必须进行拉底，回采时工作面空巷与皮顺、穿层联络巷、中巷相交的三角区域压力如果增大，煤壁破碎，可提前对该区域采取注浆或垛木垛技术措施，加强该区域支护强度。空巷平面支护图见图2。

图2 空巷平面支护图

2)工作面内中部穿层联络巷的维护。首先，将穿层联络巷分为水平段、斜坡前15 m 段、斜坡后15 m 段进行分段维护。a)水平段维护(从穿层联络巷口至起坡点水平段):顺穿层联络巷方向用长3.9 m的工字钢做梁，单体柱做腿，一梁4 柱，棚距≤1 m，柱距1 m，每4 m 为一段，每段打5 排进行维护。b)穿层联络巷斜坡前15 m 段:从斜坡上沿4#煤顶面开始平行向前人工拉底2 m 做一平台，然后在平台上施工4#煤人工假顶进行顶板维护。具体方法:使用d17.8 mm×4 500 mm 锚索，配合3.8 m 吊梁在巷道内与4#煤顶面平齐的做一平台，从巷道起坡点开始向前打吊梁11 排，吊梁平行于巷道W 托盘，排距1 m，之后用8 m 的长铁轨或圆木铺在吊梁和4#煤顶面的平台上做一人工假顶，共计15 m。最后在假顶上垛木垛接顶严实，木垛使用3.6 m 板梁和圆木垛成“#”字型，用紧锚器将锁具锁紧，并在锚索下打单体加强支护。c)斜坡后15 m 段直接在巷道底板上垛木垛进行维护，具体方法为:将巷道底板清平后，用3.6 m 板梁和圆木在巷道内垛3 个“#”字型木垛接顶，穿层联络巷支护剖面图见图3。

图3 穿层联络巷支护剖面图

3)工作面空巷靠轨顺头穿层段的维护。该穿层段共23 m，分为两段维护，分别是距中巷口5 m 段和斜坡18 m 段。距中巷口5 m 段:先在巷道原棚子下打单体一梁三柱加强支护，然后在原棚子下套3.8 m板梁一梁三柱，使用单体柱做腿，进行维护;斜坡18 m 段:采用打吊梁、垛木垛进行维护，具体方法为:首先对巷道顶板补强支护，将巷道内两帮进行拉底、出渣，拉够高度后，靠巷道两帮打吊梁铺网维护顶板，每对吊梁托4 架棚梁。打吊梁前要将棚梁上不接顶的地方用板梁勾顶，确保接顶严实。锚索规格d17. 8 mm×4 500 mm，吊梁长度3.8 m，每根吊梁下打3 根锚索。维护好顶板之后，在每对吊梁下垛“#”字型木垛，并将木垛与锚索捆起，木垛要垛在4#煤顶面上。穿层巷剖面图见图4。

图4 穿层巷剖面图

3 过空巷、穿层巷道、陷落柱的施工方案

1)由于空巷倾斜于工作面，轨顺与皮顺相差48 m。因此，过空巷时工作面按正规循环平行工作面倾向推进，逐段穿过空巷。过空巷及穿层巷道时，必须降低工作面采高，严格将采高控制在3.2 ～3.5 m，支架跟顶超高段必须勾顶严实;工作面过空巷及穿层联络巷，必须提前拉架，当支架进入空巷及穿层联络巷内，必须将空巷及穿层联络巷内的梁挑住并升紧支架。

2)工作面与穿层巷道的贯通距离剩余5 m 时，将对应贯通处的支架进行提前拉架，支护好工作面顶板，同时在周围沿顶板平行打眼，探贯通位置，若打通，需及时穿超前插梁(钢梁)进行超前维护。

3)由于空巷与轨顺平交处有陷落柱的出现(见图1)，该陷落柱主要为泥岩、砂质泥岩、煤，硬度较低，采机易截割。但由于该陷落柱内顶板无层理，破碎、易垮落，因此，过陷落柱时采用降低采高截割通过的方式进行，同时加强顶板支护。

4 研究的目的和意义

针对综采工作面回采作业过程中，遇空巷和穿层巷时控制顶板的难度较大，特别是有周期来压时，容易发生漏冒顶事故，影响工作面的安全生产，通过东曲矿对14216 工作面的研究，采取综合性技术措施来对顶板进行控制，杜绝顶板事故的发生，从而确保回采工作面的正常作业，提高了资源的回收率。