柳湾煤矿采掘工作面过空巷顶板管理技术

乔金建

(汾西矿业高阳煤矿，山西 孝义 032300)

1 概述

柳湾矿地表地形较复杂，地质构造总体为简单型，井田面积为75 km2， 2013年底可采储量为2.4亿t，矿井规模为500万t/a，矿井服务年限34年。水文地质类型为复杂型； 9#、10#、11#煤自燃倾向性等级为Ⅱ类，属自燃煤层，自然发火期为6～12个月；9#、10#、11#煤有煤尘爆炸性；采用斜井开拓方式，开拓水平+880 m，目前有七个井筒，其中五个进风井，两个回风井；现划分有四个盘区即：三盘区、四盘区、交子里盘区和五盘区，目前生产盘区有两个—三盘区和交子里盘区，五盘区为接替盘区；现矿10#煤已单列，9#煤被小煤窑破坏殆尽，现主采煤层为11#煤，煤层均厚4.5 m。

2014年，我矿对地面小窑调查及采煤后造成土地塌陷区域进行了全面详细的调查。柳湾煤矿井田范围及周边小窑井筒共214座；按照位置分：井田内202个，井田外12个；按充填情况分：197个充填井筒，1个井筒漏风，16座井筒下沉(充填后下沉，目前不漏风)；按持证情况分：井田内126个井筒有证(42座煤矿)，76个井筒无证，井田外11个有证，1个无证。2014年充填漏风井口26座，未充填59座，其中15座裸露，32座上盖预制板，12座井口用木板覆盖。2015年计划充填30座。

2 存在的主要问题

采掘过程中接露小窑情况中，9#、10#、11#均遭不同程度破坏。其中9#煤较为严重，小窑巷道错综复杂，布置综采工作面困难。现矿主采11#煤。11#煤采、掘面揭露局部区域也遭严重破坏，影响矿井正常回采、掘进及单产及单进水平的提高，重要的是影响矿井正常采、掘衔接部署、通风系统完善，采掘衔接紧张，“一通三防”工作任务繁重，专项资金投入大。

3 掘进工作面过空巷顶板管理

3.1 过工作面上部9#、10#煤小窑空巷支护工艺

根据钻探及工作面施工情况，若工作面上部9#煤10#煤空巷，当顶板层间距在4.0 m以上时，仍采用锚杆-锚索-网-钢带支护，采用3.5 m长锚索，施工中将锚索排距缩为2.0 m，其它支护不变；当顶板层间距在4.0 m以下时，无法施工3.5 m长锚索时采用架29U型钢棚支护。最大空顶距1.4 m，最小控顶距0.4 m。

3.2 过本煤层小窑空巷支护工艺

1) 若工作面正头探明本煤层空巷，揭露空巷后，若空巷未冒落时采用原巷道锚杆-锚索-网-W钢带联合支护。

①在距空巷5 m处，将正巷锚索排距缩为2.0 m或1.0 m(根据工作面现场制定)，加强支护顶板。揭露空巷后，若空巷未冒落，顶板支护完好时采用：锚杆-锚索-网-W钢带联合支护，最大控顶距1.3 m，最小控顶距0.3 m；支护前，首先根据顶板情况在正巷于小窑空巷交叉口进行临时支护采用带帽木点柱或木垛，木垛或点柱(不少于两根)，支设在空巷巷中，再进行正巷支护。

②正巷支护后及时对空巷进行支护。空巷支护前先对空巷顶板临时支护后，及时清理浮煤和杂物及原失效支护，及时挑落危岩活石。然后再根据实际情况先对正巷两边空巷采用锚杆-网-钢筋托梁-锚索进行维护，维护距离至少5 m左右，然后在空巷内打设至少2个木垛，但必须留有能满足闭墙施工距离。通风区及时采用板闭和料石砌墙封堵墙密闭空巷，防止漏风。

2) 若揭露小窑空巷为冒落段或顶板破碎、压力增大区时，采用架29U型棚支护。循环进度0.8 m，最大空顶距1.2 m，最小控顶距0.4 m。

①架棚临时支护

架棚支护时临时支护采用U型卡子固定两根4 m长钢轨或4寸水管前探梁支护，每根前探梁用两个卡子固定在工作面最前方两架棚上，固定位置距左右两帮梁头700 mm。

②架棚永久支护

A、架棚支护采用29U型钢棚，棚梁长3 860 mm，棚腿长3 050 mm。架棚后巷道净宽为上宽3 540 mm，下宽4 300 mm，巷道净高为2 700 mm。架棚前，首先敲帮问顶，清除活煤险石，接着挖好柱窝，柱窝深度为100 mm，立好棚腿，然后人工上梁、铺网；将棚梁棚腿合口；上拉杆，每两架棚子之间上3块联锁钢板，正顶一块、两帮各一块；最后采用“五·八”形式盘帮勾顶(正顶八根，每帮五根)，冒落帮、顶使用棚板密铺，防止冒落矸石滑落。铺网时要铺平拉直，两头两端余网要均匀，相邻网要搭接铺设，联网时长边对搭接,搭接长度200 mm，搭接两边每隔200 mm联一道，联网丝采用400 mm长的16#铅丝，扭结不少于3圈，双股对折扭接三圈以上。盘帮勾顶时，勾木要背紧背实，个别空帮、空顶处用构木、棚板搭成“十”字形或“井”字形接帮顶，并用楔子背紧背实。局部超宽处或空帮空顶处要用构木或棚板搭成“十”字形或“井”字形背实勾紧，确保工程质量。要对架棚段的起始棚子和结尾棚子与顶、帮用锚杆配合联锁片进行联锁。施工木垛接顶时，跟班副队长派专人观察顶板，及时用长柄工具挑落危岩、活石，并清理好退路，无关人员严禁到作业现场，并停止巷中其它作业。

B、若顶板为冒落区，冒高在2.0 m以上，人工木垛接顶困难或危险时，要及时缩小棚距，将棚距由原0.8 m缩小为0.5 m, 每两架棚子之间上4块联锁钢板，距两棚梁端300 mm各一块、两棚退中部联锁各一块；棚梁顶上密铺两层1.2 m长棚板，两帮采用棚板构严后用浮煤矸填实。防止过空巷后充填堵漏材料时漏浆。

3) 过空巷时，工作面侧及时采取临时板闭堵漏，落山侧采用料石砌墙密闭，由通风区负责完成。空巷冒高处，因顶板未充填严实，存在漏风和瓦斯一氧化碳积聚等隐患，及时注充填堵漏材料加强顶板支护，封堵冒落区，防止漏风和瓦斯一氧化碳积聚。

4) 过空巷或空巷冒落区5 m后，视顶板情况更改为原锚杆-锚索-W钢带-网联合支护。

4 回采工作面过空巷顶板管理

1) 过本煤层空巷，应提前对空巷进行支护。维护时，在通风、支护保证正常通风安全的前提下先对空巷进行有效维护，采用打锚杆、锚索对空巷裸露顶板进行及时支护、不能施工锚杆锚索区采用支设木垛、架棚支护、对空巷内注入加固材料等，通常采用架设：木垛每1.5 m一个，支在空巷实底上，接顶部分支牢打紧。架棚支护用单体支柱配合木棚板支护，棚距1.0 m。增强空巷顶板的稳定性。

2) 在保证工作面前、后溜子正常运转的前提下可适当斜摆工作面。

3) 生产中空巷范围内，严格采取超前支护方式支护顶板，并及时伸出伸缩梁打出护帮板护帮。严格执行滞后采煤机后滚筒3 m～5 m及时拉架，防止因片帮致使端面距过大发生漏顶事故。

4) 移架要严格执行少降架、慢降架、快移架，及时升架的操作要领，当顶板比较破碎时采取带压移架。拉架后支架顶梁接顶严密。确保工作面新暴露的顶板得到及时可靠支护，支架初撑力要达到规定值。

5) 空巷范围内割煤时煤机后滚筒与拉架距离不得超过5 m。割煤与移架的安全距离超过规定时，要及时通知采煤机司机放慢牵引速度或停机等待。

6) 过空巷要尽量采取二次移架的方式及时拉架以缩小端面距，必要时可在支架顶梁上方架短棚板及长棚板打点柱维护顶板或打贴帮护顶支柱，控制顶板，防止漏顶。

7) 揭露空巷后，若空巷内顶板控顶距离超过规定，必须立即对顶板进行支护，支护采用2.6π型梁进行支护，一梁三柱，支护时先打好护身柱，严禁人员进入未维护空巷范围内。

8) 煤机距离空巷支护段10 m时要停止并闭锁煤机和前溜子，执行“先支后回”的原则，回收影响煤机通过的支护材料。煤机割到此处要放慢牵引速度走空刀通过空巷支护范围。

9) 当工作面发生漏顶压住溜子时，采用人工将矸石攉到支架内或把矸堆向两侧摊开，并在支架空隙处和梁端用规格为Φ(18—20)cm×2.0 m和Φ(18—20) cm×1.0 m半圆木棚板及规格为1 000 mm×100 mm×50 mm的其中一头为尖形的木钎子及时贴帮勾密。此时可在此区域及其前后10 m范围内适当降低采高，增加顶煤厚度进行托顶，但采高不得小于2.3 m。

10) 若遇工作面末采时，采用废旧钢丝绳铺顶间隔1.0 m一道。共铺设8道～10道。工作面双网铺顶，联网间距加密为100 mm，提前对局部空巷提前充填罗克休加固顶板，为支架回收创条件。

11) 材、运巷有压力显现时，应及时提前进行加强支护。采用单体液压支柱配合π梁钢棚支护，并及时替换原巷道支护的U型钢棚。

12) 加强支护后巷道仍变形严重、棚梁压弯、巷道底鼓时就必须下底、扩帮、挑顶后重新采用单体液压支柱配合π梁钢棚支护顶板释放顶板压力。

5 结语

通过分析柳湾煤矿周边小窑情况，并阐述了矿井生产过程中小窑对生产的影响程度，详细介绍了采掘工作面过空巷的顶板管理技术，矿井通过生产实践，连续几年都未因小窑破坏而引发顶板事故及其其他事故，技术的合理为矿井的安全生产保驾护航。