工作面高抽巷支护工艺的改良研究

张海军

(阳泉煤业(集团)平定裕泰煤业有限公司，山西 阳泉 045200)

引言

高抽巷支护技术进行了改良，该支护工艺改良能够很好的满足工程要求，在实践中也取得了良好的支护效果。

1 巷道分布情况概述

工作面高抽巷从工作面低位抽放巷停掘位置向正东方向开口，由低位抽放巷层级水平操作10米，之后以北偏东26°方位角37°32′44″上依据2-2断面操作77.75米，进而与工作面高抽巷断面一致。因为工作面低位抽放巷掘进过程中受到工作面采空区采动作用的影响，施工中出现大面积底鼓、片帮及局部冒落现象。高抽巷施工需揭穿各类不稳定岩层，为了确保施工的顺利实施，需要安排巷道进行改善设计。

表1 工作面高抽巷断面尺寸

2 高抽巷破坏机理

根据目前国内学者对巷道岩体底鼓的破坏变形机理与方式，普遍情况下应分为3类：按压流动性底鼓、绕曲褶皱性底鼓及裁剪错动性底鼓。顶底层相对移近量可以作为高抽巷变形损坏的重要指数，其显著的、核心的损坏特点是底鼓，较为严重的底鼓会影响高抽巷的抽放效能。一般状况下，井下巷道的顶板和两帮都会有不同强度的支护，但底板普遍不进行相关支护，所以相比较而言底板更易遭到损坏，再加上高抽巷受下部工作层的运动影响作用，巷道两帮和底板受到的破坏应力显著增加。促使高抽巷下层离隔的底板岩体出现水平方向的位移，不仅使已发生破损底板出现很大的变形，更使高抽巷底层较为整齐的岩层发生离层曲褶而造成底鼓。根据不同底鼓的操作原理，巷道两帮和底板受到的破坏应力显著增加，如图1。

图1 高抽巷底鼓示意

3 煤层瓦斯运移规律及高抽巷布置原则

高抽巷应符合多型性能需求，先把回风顺槽与工作面没有开采前的瓦斯作预抽处理，然后把集聚在采空层的瓦斯进行相应的抽采。该巷道岩层除了遭受本身掘进作用外，也会受邻近回风顺槽掘进及本工作面回采超前支承压力的影响。因为巷道的服务期限较长，也在一定程度上增大了巷道修护难度。倘若高抽巷区域选取适当，就可以获得很好的瓦斯抽采功效；相反，倘若高抽巷区域选取不适当，会直接影响到瓦斯抽采功效。煤层中解析瓦斯的运移规律主要受如下三方面内容的影响：

①在采动影响作用影响下，煤层中瓦斯的初始状态出现较大改变，由原先的吸附状态演变为自由状态，然后传送至煤体裂痕当中。工作面回采以后，由采空区域移向受力释放区域，减压难度指数增加，瓦斯向采空区转移。②由于进风口的风压显著强于回风巷风压，集聚在采空位置的瓦斯则会随风漂至回风巷侧。③由于瓦斯密度显著小于空气密度，瓦斯维持朝上的状态运行，距回风口位置越近在上空的瓦斯体积指数就越大。所以，煤层倾向区域瓦斯体积分数会不断增高，最后经过工作面隅角的裂痕扩增到O型圈中。对于瓦斯矿井而言，瓦斯聚合度最高的位置其就是工作面上隅角位置。

现场实际岩层裂缝O型圈位区域如下图2中所示。按照O型圈运作机理，裂缝层内O型圈可把煤层和采空区释放出的瓦斯储备。所以，挑选在裂缝带O形圈周围安排高抽巷，可以获得很好的抽采功效。由于回风顺槽瓦斯体积分数高于进风顺槽，挑选高抽巷偏向回风凹槽裂痕带O型圈旁边(没有压实位置A顶部)，不但可以抽采高体积数值瓦斯，而且可以更好地处理上隅角瓦斯超限情况。

图2 采场O型圈位置

高抽巷安排设置区域是由煤体垂距H和回风顺槽的水平距离S2参值所决定的。所以，高抽巷在安排操作时应依据的准则是：①最好挑选在减压瓦斯的集散处——回风顺槽旁O型圈里；②高抽巷需安排在采购裂痕层最强高度里；③选取科学的支护技术，保证高抽巷岩层的稳定度，使高抽巷不随着工作面的回采而废弃。

4 以往高抽巷支护存在问题

在高抽巷施工完成以后随着时间的不断推进，抽取功效变得越来越差，抽采浓度越来越小。经过探究发现受高抽巷周围岩层的煤和泥岩的影响，当巷道受到采动影响作用损坏而出现受力不稳后，由于巷道两帮围岩受力强度较低，片帮、破碎甚至堵塞工作面巷道，严重影响瓦斯抽放效果，甚至威胁回采工作面的安全生产。

5 施工方式改良

(1)工作面高抽巷选择爆破掘进作业，矸石会在放炮以后会下溜到坡底面，扒渣机实施卸载操作以后，再经过煤溜、皮带联结融合运送到盘区胶带机巷中。施工操作技艺选取：第一放炮到敲帮问顶，实施支护以后安排锚杆(锚索)支护，撤临时支护到打炮眼之后进行打注帮锚杆，然后再安排相应检测工作，从而再安排装药、撤人设警戒，最后实施放炮的任务。(2)为确保巷道安全问题，需在开口处所在的巷道内补打加强锚索。初始操作前，安排检测标示巷道中线任务，测出巷道轮廓以后，再实施开口施工操作。实现支护工作后，才可安排开口操作任务。开口期间，一般距开口往外0.3m处设置一项锚索任务，使开口周围巷道5米之内增强锚索和巷道一般支护锚索间距离不大于0.8米。完成高抽巷开口处增强支护的效能。(3)高抽巷施工操作模式：工作面高抽巷采用一次性全断面爆破。放炮工作完成后，不仅应该实施安全检测、及时支护，在依据临时支护的基础上，根据中、腰线圈出巷道轮廓样式，检测巷道规格是否满足设计标准，如果出现短挖，马上予以解决，然后安排锚杆、锚索实施长期支护，在巷道顶层长期支护可靠的状况下，将爆破图表作为炮眼施工的依据。(4)临时支护：高抽巷放炮以后，1-1断面和2-2断面均需要支设2排单体柱。1-1断面每排3根，设置2排，合理安排，每排柱之间距离为1.1m，距离巷帮各1m；2-2断层每排在巷道中间设置一根，距离两帮各1.1m，且单体液压支柱的布置要有5-6°的迎山角。

结束语

总之，随着开采的逐渐深入，煤矿行业工作面面临着瓦斯问题，影响了矿井安全生产。布置高抽巷是一种有效进行瓦斯抽放的方式，高抽巷抽放量大，实践效果好。随着回采强度的不断加大，裂隙形成也就越好，为瓦斯防治工作带来积极作用。同时对高抽巷布置、支护及施工工艺有了更高的要求，为了确保高抽巷巷道围岩稳定，实现更好的瓦斯抽放效果，对高抽巷支护进行了相应的改良。