综采工作面过空巷支护技术研究

王 江

（山西汾西宜兴煤业有限责任公司， 山西 孝义 032300）

引言

受到开采变更时煤炭回采时会遇到空巷，在采动压力影响下空巷围岩极易出现失稳，给采面生产带来不利影响[1-2]。如何确保在过空巷期间围岩稳定时采面生产时需要解决的现实问题[3]。现阶段，采面过空巷围岩控制技术有架设木垛、补打锚索、高水充填材料充填、布置密集液压支柱以及注浆加固围岩等技术措施，各个技术均有其适应性[4-7]。因此，以某矿6507 综采工作面为工程背景，根据采面实际生产情况提出针对性过空巷技术，确保了采面生产安全。

1 6507 综采面概况

6507 综采工作面位于5 采区南侧，设计走向推进长度690 m、斜长180 m，为采区最后一个回采工作面，前期受到地质构造影响，对采区开采设计进行了变更，导致采面中存在有一条存在有一条孔巷，孔巷与采面呈56°斜交，在采面内延伸长度为65 m，空巷断面为宽×高=7.0 m×3.5 m，采用锚网索联合支护技术，具体见图1 所示。

6507 综采工作面开采的6 号煤层赋存较为稳定，煤层平均3.5 m，倾角5°，采用综采开采方式，全部垮落法管理顶板。采面开采范围内地质构造较为复杂、发育有多个落差0.5～1.9 m 断层，顶板岩层为砂岩、砂质泥岩，底板岩层为炭质泥岩。

2 采面开采矿压显现与支架下沉量分析

图1 空巷位置示意图

2.1 矿压显现

随着6507 综采工作面不断推进，采空区内覆岩顶板周期性破断，出现周期来压，若采面过空巷期间采面出现来压势必会增加围岩控制难度。为此，分析采面矿压显现规律，避免揭露空巷时出现大面积来压对提高采面生产安全性具有显著的促进意义。

在采面回采液压支架上布置压力计，对采面上部、中部及下部位置矿压显现情况进行监测，具体获取到的5 次矿压监测数据见表1 所示。

表1 采面矿压观测数据

空巷在采面内主要分布在下部位置，从表1 得出，采面下部位置周期来压介步距在11.4～17.3 m（均值13.96 m），采面与空巷相距在30 m 时，理论上周期来压次数在2～3 次。空巷宽度为4.5 m，为了避免采面在过空巷时来压可在采面推进至空巷4 m 采用等压、让压技术措施，等采面来压后可正常回采推进过空巷，从而降低周期来压对采面过空巷影响。

2.2 液压支架下沉量监测

当回采工作面与空巷相距30 m 对液压支架下沉量进行监测，由于与空巷相距30～14 m 间距时支架下沉量变化值较小，在相距14～4 m 支架下沉量值明显发生变化，具体监测结果见下页图2。

从下页图2 中看出，当采面与空巷从14 m 减小至10 m 时，液压支架立柱行程变化量仍较小，监测到立柱行程变化量在-4～21 cm 间，表明采面顶板岩层整体较为稳定，顶板活动不频繁；当采面与空巷间距由10 m 减小至6 m，立柱行程变化量在9～63 cm，变化量较大，表明顶板岩层活动频繁；当采面与空巷间距减小至4 m 时空巷空巷行程变化量在-24～6 cm，变化量多为负值，立柱出现一定程度回缩，表明采面上覆岩层出现周期性破断，此时应强化对顶板岩层控制。

图2 回采工作面与空巷相距14～4 m 时液压支架立柱行程监测结果

3 空巷围岩支护技术

3.1 空巷围岩补强支护

为了避免采面超前采动压力影响下造成空巷原有支护体系失效，顶板垮落问题，在采面与空巷相距在30 m 时即采用锚索、工字钢以及单体支柱对空巷进行补强支护。采用规格21.6 mm×6 300 mm 锚索对顶板岩层进行补强加固，锚索布置的间距、排距均为2 000 mm；采用工字钢+单体按照一梁三柱方式组成架棚对空巷顶板进行支护，单体间距分别为600 mm、800 mm，排距均为1 000 mm，在单体下均布置铁鞋方式下陷到空巷底板内。单体间采用钢丝绳连接，具体空巷补强支护方式见图3。

3.2 采面调斜

采用采面调斜方式降低采面一次揭露空巷面积，具体采面调斜角应依据刮板输送机调斜能力判定。采用布置的刮板输送机型号为SGB420/30D，最大调斜角度在6°以内。因此，在采面与空巷相距30 m 即开始采面调斜，最终实现采面机头超限机尾20 m。

4 效果分析及支护补强

在空巷内布置6 个测点对采面过空巷期间巷道高度进行检查，具体监测结果见图4。从图中看出，随着采面与空巷间距的缩小，空巷巷高总体呈现逐渐减小的趋势，特别是采面与空巷间距在6 m 以内时空巷巷高降低率速度较快，但是空巷高度仍在合理范围内，不会给采面正常回采以及空巷围岩稳定性造成显著不利影响。表明文中提出的锚索补强加固+架棚方式可有效对空巷顶板岩层进行控制，确保采面过空巷安全。

5 结论

图3 空巷补强支护示意图（单位：mm）

图4 不同的采面与空巷间距下空巷顶底板高度监测结果

1）采用现场实测法对6507 综采工作面矿压显现规律进行监测，采面下部周期来压步距在11.4～17.3 m（均值 13.96 m），根据空巷参数，应在采面与空巷相距4 m 时采用必要措施实现顶板来压，从而避免采面过空巷期间顶板来压给采面生产安全带来不利影响。

2）在采面距空巷高30 m 以上时即完成空巷顶板补强支护、工字钢+单体支柱构成的架棚支护，确保在采动动压影响时空巷围岩稳定。在采面与空巷相距30 m 时即开采调斜，最终确保采面与空巷交汇时机头超前机尾20 m。

3）空巷围岩控制技术措施在综采面应用后，当采面过空巷时空巷围岩整体稳定，未有失稳迹象，确保了采面过空巷安全。