2637 巷掘进过交叉空巷技术研究与应用

孟碧坤

（晋能控股煤业集团云冈矿，山西 大同 037000）

目前，过空巷已成为煤矿开采过程中不可避免的问题[1-3]。一般过空巷都是单一空巷，地质情况和支护形式较为简单，而云冈矿2637 巷在掘进过程中遇到了过交叉空巷的问题，情况较为复杂。

1 工程概况

云冈矿12#层平均煤厚7 m，平均倾角5º。406盘区8637 工作面设计可采储量30 万t，工作面顺槽2637 巷设计长度为703.3 m，由南向北掘进，方位角0º。12#层406 盘区2637 巷掘进至230～280 m位置时，巷道下方存在同层分煤系统巷和406-2 皮带巷两条空巷交叉点，层位关系为2367 巷底板为空巷交叉点顶板，中间煤层厚度预计在70 cm 左右。空巷交叉点处巷道较高，巷道宽度较大，同层分煤系统巷和406-2皮带巷两条空巷是之前的密闭巷道，巷道内部瓦斯等有害气体情况不明，经探放水预测空巷内有大量积水，巷道永久支护在空巷积水的长时间作用下，支护效果不明，有支护失效的可能。综上，下覆巷道地质条件复杂，掘进难度大，为保证2637 巷道的安全顺利掘进，特对过交叉空巷进行方案设计。

2 过空巷支护方案设计

2.1 过空巷前准备

（1）由矿救护队协助开启封闭的12#煤层的406-2 皮带巷与分煤系统巷，启封后发现两条巷道内有害气体和积水均存在且积水储量很大。首先利用压入式局部通风机配合80 cm 的软性风筒风排巷道内的瓦斯等有害气体。有害气体完全排出后，检测确认安全后，在巷道内安装潜水泵抽排积水。从启封处抽排水与排瓦斯交替作业，不同时作业。即风筒往前延伸20 m 排出有害气体后，水泵也跟着往前移动，该段积水抽排完后，继续往前延伸风筒排放有害气体，直至作业影响区域的积水和有害气体全部排出。抽排工作完成后，由工程技术人员实地勘察两巷内原有支护情况，对因老空水浸泡影响的不可靠支护重新进行补打，确保两巷与2637 巷通过时影响区域的支护良好可靠。

（2）2637 巷掘进到工作面距空巷6 m 时，先暂停掘进，并保证永久支护安全有效，浮煤推净。

（3）为保证分煤系统巷可以打锁口梁使2637巷能顺利通过空巷，2637 巷有一段长约71.6 m 的巷道需要缩小巷道断面宽度，巷道西帮向东帮方向缩回1.8 m，东帮位置不变。即巷道断面宽度由原来的5.3 m 缩为3.5 m。具体缩减段的起始和结束位置以及中线位置由矿地质科提前标定。

2.2 过空巷方案

2637 巷掘进距离406-2 皮巷还剩13 m 时，考虑到支护可靠性及掘进机的自重等各方面因素，要求2637 巷底板距离406-2 皮巷道顶板间距不小于1.7 m。此时，2637 巷以7°向上掘进，至406-2 皮巷时平掘通过406-2 皮巷，然后以-7°向下掘进。掘进剖面图如图1。为减少掘进机自重对空巷的影响，巷道BC 段采用炮掘的方式完成，其他段由掘进机正常掘进。

图1 过空巷剖面图

2.3 交叉空巷内支护方案

（1）在钢梁西侧0.3 m 处沿掘进方向即由南向北安设“井”字木垛，每两个“井”字木垛间隔为0.2 m，打设“井”字垛使用1.5 m×0.2 m×0.2 m 道木。

（2）在锁口梁上搭接菱形金属网（3700 mm×2000 mm），金属网短边要平行且与顶板压紧，网要绷紧、铺平、铺展紧贴“井”字垛，网与网之间要连为一体，搭接处联网孔要每隔100 mm 双丝双扣相连，用8#铅丝扭结呈“三花状”绑扎牢固，扭结不少于3 圈。

（3）在巷道交叉最宽处，即分煤系统绞车窝和406-2 皮巷绞车窝交汇处，若第一排锁口梁没有达到锁口目的，煤体完整性较差，则继续在第一排锁口钢梁以西0.3 m 处平行于第一排钢梁继续从分煤系统南帮最深处开始依次打设三眼锚索梁，直至平稳通过。

（4）在406-2 皮巷东帮距2637 巷西帮走向线2 m 位置时进行护帮锚杆支护，锚杆每排3 根，间距0.8 m，排距1.0 m，综合考虑安全性和经济性，

支护长度为40 m 为宜。支护方式布置示意图如图2。

图2 交叉空巷支护方式图（m）

3 粉煤灰充填空巷

12#层2637 巷向前掘进期间，需要与12#层406-2 皮带巷贯通。由于406-2 皮带巷布置为西北-东南走向，贯通后2637 巷继续向前掘进，这期间406-2 皮带巷支护、通风管理均存在隐患，所以决定采用粉煤灰充填该段巷道[4]，充填共计分三步：

（1）第一步：充填分煤系统至分煤系统绕道段，该段共80 m，需施工9 道木板墙。首先充填分煤系统至分煤系统绕道段，先施工两道木板墙，间隔10 m，待充填粉煤灰完成后，间隔10 m 施工下一道，依次循环，直至充填到分煤系统绕道墙前。

（2）第二步：充填406-2 皮巷至406-4 轨巷口段，该段523 m，需施工52 道木板墙。在406-2 皮尾先施工一道木板墙，待充填粉煤灰完成后，间隔10 m 施工下一道，依次循环，直至充填到406-4 轨巷口处。

（3）第三步：充填分煤系统绕道段，该段18 m，施工两道木板墙。该段充填完成后，分煤系统绕道至巷口处无全风压系统，需与下风侧机掘二队串联。分煤系统绕道充填粉煤灰完毕后，在正巷施工木板墙，该段45 m，需施工4 道木板墙。待充填粉煤灰完成后，间隔10 m 施工下一道，依次循环，直至充填到分煤系统正巷口。

粉煤灰制浆工艺为地面车间将粉煤灰、水泥、水按体积比6:1:3 的充分混合后，沿制浆管路灌入墙体；井下乳化液泵将速凝剂与粉煤灰浆液按体积比1:20 在墙前三通阀门混合灌入墙体；墙体即将充满时，将膨胀剂制成浆液接顶膨胀严密，充填结束。

4 应用分析

在实际应用施工过程中有遇到一些问题但都及时得到解决：

（1）分煤系统空巷长期积水浸泡，两条巷道交汇处浮煤淤泥较多，搭设木垛之前将淤泥清理到位，保证木垛底盘稳固。

（2）木垛与木垛之间间距20 cm，在实际操作当中发现其预留间距较大，导致木垛与木垛之间没有形成一个整体。后及时调整方案使木垛与木垛间不留空隙，同时用木板、把撅将相邻两架木垛连接紧固，使所有木垛形成一个整体。

（3）锁口钢梁铺设方向开始与掘进机履带方向垂直，在掘进机通过时，履带行走的摩擦力将铺设的钢梁卷起，及时调整方案将钢梁铺设方向与掘进机履带方向平行。

5 结语

在2637 巷过空巷前后，通过现场考察制定了过空巷方案。通过主动被动等联合支护方式，提前抽排有害气体及积水，顺利通过分煤系统及406-2皮带巷两条空巷，填补了云冈矿在该方面的技术空白，为8627 综采工作面顺利采出奠定了基础。