综放工作面过大断面空巷群的顶板控制技术

张 杰

(大同煤矿集团云岗矿，山西 大同 037017)

大同煤矿集团公司云岗矿位于山西省大同市西郊云岗沟内，距大同市区18km，开采大同侏罗纪煤层，井田南北长13.1km，东西宽5.75km，面积59.0003km2。目前矿井南部12#层406盘区为该矿残采盘区，仅剩两个低位放顶煤工作面，且工作面受小煤窑私开乱采影响，开采过程中遇到多条空巷。为了避免频繁搬家，提高采出率，延长矿井服务年限，需开展放顶煤工作面过空巷的顶板控制技术研究。

1 工作面概况

云岗矿12#层406盘区8633综放工作面平均埋深301m，走向长448m，倾向长135m，煤层倾角1.5°，平均煤厚6.8m。直接顶为粉细沙岩，平均厚度5.3m，基本顶为中细沙岩，平均厚度24.9m，直接底为细粉砂岩，平均厚度3.8m。工作面采用倾斜长壁后退式低位放顶煤综合机械化的采煤方法，机采高度为3m，放顶煤厚度平均为3.8m。工作面配备ZFS7500/22/35型液压支架85架，ZFSG6800/22/33型过渡支架6架，ZFSD5600/22/35型端头支架1架，MG300/700-WD型交流电牵引采煤机1部。工作面回采范围内主要有7条空巷影响生产，其中406-4皮、406-4轨、506-4回三条空巷平行于工作面，联络巷1、水仓2两条空巷垂直于工作面，联络巷2、水仓1斜交于工作面。7条空巷与工作面位置关系如图1所示。

图1 7条空巷与8633工作面位置关系

2 工作面过空巷围岩控制技术

工作面开采过程中共通过7条空巷，其中3条空巷对工作面回采影响较大。工作面过空巷前，根据空巷角度、坡度及断面尺寸等因素，对工作面过空巷进行针对性围岩控制。

2.1 空巷支护方案

（1）406-4轨道巷（巷宽4.5m、巷高3.7m）：巷道超高，需做假顶，采用4.0m五眼钢梁、6m锚索维护顶板，然后采用3.0m两眼钢梁与护顶钢梁使用对拉锚索，填充圆木、道木组成吊梁假顶。护帮采用4m单点锚索，间距2.0m，三花布置在巷道中部。

（2）406-4皮带巷（巷宽4.5m，巷高3.4m）：护顶采用4.0m三眼钢梁，排距2.0m， 30°斜拉6m锚索，挂金属网，钢梁下支设两根DW-28单体柱。护帮采用4m单点锚索，间距2.0m，三花布置在巷道中部。

（3）506-4回风巷（巷宽4.0m、巷高3m）：护顶采用4m单点锚索，间距2.0m，排距3.0m。护帮采用4m单点锚索维护，间距2.0m，三花布置在巷道中部。

2.2 停采让压技术

工作面开采距406-4轨道空巷150m时，使用山东中科KJ27型井下无线矿压监测系统及人工宏观观测的方式准确统计顶板周期来压数据，共统计周期来压8次，平均来压步距17.8m。通过仪器观测数据及人工现场观测发现，当工作面距空巷8m时顶板周期来压，空巷顶板下沉，当工作面距空巷6m时，工作面来压加剧，部分支架安全阀开启，机道顶煤破裂，工作面及空巷炸帮严重，且能听到上覆顶板发出的异常声响，因此可以断定等压煤柱为6m，此时为停采等压的最佳时机，通过停采8h使采场压力得以释放，使得工作面通过空巷时支架受压减小，推进速度明显提升。矿压监控数据见表1。

表1 矿压监测数据对比

2.3 工作面顶板控制方案

工作面接近空巷前，尾巷超前头巷12m，方位角175°，减小工作面与空巷采通范围，使工作面科学有序地通过空巷。工作面距空巷10m处开始禁止顶煤预裂及采放顶煤，并适当减小工作面采高，加快推进速度。在操作工艺上，支架带压超前移架，尽可能减小端面距，避免机道顶煤受压垮落造成漏顶事故。工作面头尾两巷均采用“一梁三柱”，并由原来的25m延长为50m。支架在停采等压期间受压严重，易造成压架事故，因此过空巷前彻底把所有机电设备检修一遍，保证过空巷时支架的初撑力合格，提高支架对顶板的支护强度。

3 主要技术难点

3.1 406-4轨道巷假顶制作方案

406-4轨道巷原来为406盘区轨道巷，巷道宽4.5m，巷道高3.7m，巷道北部沿底掘进，巷道南部沿顶掘进，工作面采至该空巷处巷道超高，需做假顶，空巷与工作面位置如图2。空巷南部沿顶掘进，为保证工作面过空巷时支架接顶，需将假顶做到距空巷底板0.3m处，一次性做假顶无法打锚索，因此采用五眼钢梁对接锚索制作假顶，三根锚索注入顶板，两根锚索与下覆钢梁组成吊顶，假顶采用圆木及道木组成，顶板锚索预紧力要求30MPa，下拉锚索预紧力要求10MPa。

图2 工作面与空巷的相对位置图

3.2 工作面过水仓防支架下陷的方案

水仓1及水仓2原来为406盘区水仓，巷宽5.0m，巷高3.8m，水仓深2.0m。空巷与工作面位置如图3。工作面采至该处时受支架自重（26t）及周期来压影响，支架肯定会出现下陷现象。通过采取矸石、废旧钢轨结合水泥石子填实水仓，调整工作面坡度，适当减小支架初撑力等措施加快过水仓范围推进速度。

图3 工作面与水仓相对位置

4 实施效果及结论

（1）特殊地质条件下，通过采用超前补强支护、工作面调斜、停采让压、设备保障等综合控制技术，有效保证了综放工作面过空巷期间工作面顶煤、顶板的完整性及稳定性，成功预防了冒顶、压架等事故的发生。

（2）通过回采盘区煤柱，延长了矿井服务年限，提高了煤炭采出率，减少一次工作面搬家，取得了明显经济效益，并为综放工作面过大断面空巷积累了丰富的经验和方法。