综放工作面快速过复杂条件探巷技术实践

刘创，晁红彬

(禹州枣园煤业有限公司，河南 禹州 460671)

[摘要]枣园矿23081综放工作面受云盖山大断层影响，在掘进过程中遇大面积薄煤带及断层组，为详细探清工作面地质状况，在工作面中部进行巷探。针对23081工作面的复杂条件，提出探巷锚索梁支护、工作面调斜、开挖通风孔等解决思路，并根据实际情况，确定施工技术方案，安全快速地通过了探巷，最大限度地回采了煤炭资源。

[关键词]综放面；探巷；工作面调斜；超前支护

[中图分类号]TD263.4[文献标识码]B

[收稿日期]2014-05-19

DOI[]10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2015.01.010

[作者简介]刘创(1985-)，男，河南虞城人，工程师，从事煤炭开采工作。

Technology of Full-mechanized Caving Mining through

Detection Roadway under Complex Condition

[引用格式]刘创，晁红彬.综放工作面快速过复杂条件探巷技术实践[J].煤矿开采，2015，20(1)：33-35.

受地质条件的影响，采面在掘进过程中需要通过物探、钻探及巷探对前方地质状况进行探查，以确定前方地质构造来确定采煤工作面设计。在地质条件复杂工作面，物探和钻探无法使用到位，需不同程度地做探巷以确定采煤设计及回采方案。采面正常推进至老探巷时，会使采面通风系统复杂，同时也会增加采面瓦斯及顶板管理难度。

1工作面概况

枣园矿23081综放工作面位于23采区，地面标高+340～+390m，井下标高为-76～-126m，北为22061工作面(未采),南为云盖山断层,西为井田边界保护煤柱,东黑沟断层。

23081工作面走向长度408m，倾向长度111m。工作面所采煤层为二1煤，该煤层整体较稳定，黑色，呈沥青、金属光泽，粉末状、糜棱状，少量块状，较松软，以亮煤为主，含少量镜煤及暗煤，为半亮型煤。局部含豆状黄铁矿结核，煤层结构较简单，煤层坚固性系数为0.15～0.37。上、下巷实际揭露煤层厚度最大11.2m，最小0.9m，平均4.32m，煤层倾角18～21°，平均19°。工作面地温平均22℃，工作面绝对瓦斯涌出量为3.4m3/min，所采二1煤煤尘具有爆炸危险性，自燃等级Ⅲ级，属不易自燃煤层。

工作面采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板。工作面基本顶平均厚度9.1m，岩性为细砂岩；直接顶平均厚度3.2m，岩性为中粒砂岩；直接底平均厚度0.2m，岩性为炭质泥岩；基本底平均厚度8.0m，岩性为粉砂岩和泥岩。

工作面位于云盖山正断层上盘，总体为单斜构造。该探巷采用锚网索配合钢带进行支护，巷道规格2.6m×2m，该巷实际揭露断层4条，分别为F2-1，F2-2，F2-3，F2-4，落差分别为2.3m，2.8m，2.5m，5m，根据实际揭露情况分析，揭露断层均不导水。探巷平面布置见图1，探巷实测剖面见图2。

图1　23081工作面探巷平面布置示意

23081综放工作面选用MG-160/375-WDI型采煤机落煤，SGZ-630/320型刮板输送机运煤，ZF3200/16.5/27型综采放顶煤液压支架支护顶板，上下端头分别使用2架ZFG3400/17/27型综采放顶煤过渡液压支架支护，全部垮落法管理采空区。

2问题的提出

由于23081探巷与工作面基本平行,且23081综放工作面受云盖山正断层影响，矿压显现十分明显,经过静压和采动动压影响，探巷顶板已十分破碎。探巷实际揭露4条断层, 断层附近顶板更加破碎。工作面正常伪倾斜角在91°左右，而探巷与机巷夹角为89°，探巷与工作面的夹角较小，使交岔处在工作面大面积同时暴露，造成工作面控顶距突然增大，增加了顶板管理难度。为了减少推进时断层及探巷对工作面回采工作的影响，工作面需提前考虑回采方案。在此过程中，通过此探巷的技术管理难点，主要是工作面通过时与探巷交汇处的支护管理。该交汇三角处，煤体基本酥散，工作面极易发生大面积漏冒，造成工作面出现较大质量事故，影响工作面安全生产。因此，如何增大工作面伪倾斜角，并保证工作面运输机与转载机搭接正常，不影响生产；如何减少工作面与探巷揭露面积、揭露时间；工作面支护强度如何保证，成为本次过探巷的技术重点。

3解决思路

(1)该探巷沿顶采用锚网索支护，断层处巷帮较高，采用帮部锚索梁支护。探巷在工作面回采前，首先对探巷内的帮部锚杆、钢带、金属网进行了回收，然后对巷道进行了密闭。由于探巷内部分地点尚有大量底煤，探巷内帮部无支护时，受采面动压及断层构造压力影响，帮部外移，底板鼓起，大大缩小探巷断面，使工作面回采至此处时，可以减少老巷暴露面积。

(2)在工作面距离探巷20m时，对工作面进行调斜，通过调整工作面伪倾斜角,在保证正常生产的前提下,人为调整探巷与工作面的夹角, 减小探巷在工作面的暴露长度,避免出现范围较大的压力集中区，降低管理难度。由于探巷内有4处断层，工作面在回采揭露断层时，要及时对空顶部分使用圆木做人工假顶，保证支架初撑力，必要时人工打超前。

(3)工作面在距离探巷15m时，快速调整工作面支架状态，根据探巷实测剖面图，选择降低工作面采高，并割部分底矸，减少揭露探巷空间。

(4)根据该工作面上巷实际揭露情况，距离探巷30m处，煤层逐渐变厚，且受断层构造影响，构造应力大，瓦斯涌出量增大。为防止回采该厚煤段时，瓦斯大量涌出并在探巷内积聚，造成瓦斯超限，因此提前在回采至距探巷50m时，在探巷密闭上部挖开一个通风孔，使探巷内瓦斯缓慢释放。

4施工方案和技术

4.1　施工方案

探巷在施工完毕后，对工作面进行钻探。在工作面安装前对探巷帮部锚杆、钢带、金属网进行了回撤，并进行了密闭工作。在工作面回采至距离探巷50m时，在探巷上密闭上部打开一个通风孔，并通过通风孔对探巷进行观察。探巷内底板鼓起，帮部收敛，但顶板受锚索梁作用，相对较为完整。考虑到探巷内部分地段底煤较厚，探巷空间具有进一步缩小条件，采取对探巷进行静水压慢渗，从工作面上巷探巷左右帮进行深孔注水，加快探巷两帮及底板变形，同时对探巷前后煤体充分湿润增加煤体粘结力。至工作面回采至探巷10m处，通过通风孔，可以看出探巷两帮收敛量很大，仅顶部剩余少量三角空间。

4.2　工作面及探巷瓦斯管理措施

23081综放工作面为高瓦斯工作面，在正常回采时，工作面上隅角瓦斯浓度在0.2%～0.4%之间，因此工作面过探巷期间的通风管理十分关键。而探巷压力显现十分明显，一般红砖密闭极易碎裂，造成工作面漏风引起工作面风量不够，瓦斯增大。完全密闭探巷，又容易造成探巷内瓦斯涌出，在探巷内形成瓦斯罐，带来安全隐患。经过反复论证，最终采用编织袋装煤粉，在探巷上部靠近密闭处进行堆放，并在上部预留200mm的通风孔，用来释放瓦斯和观察探巷内情况。

4.3　工作面调斜及伪倾角的确定

从探巷实测剖面图可以看出，该探巷受4个正断层影响，煤层变化大，探巷自上部到下部煤层逐步变厚，23081运输巷布置在探巷下部，采用U型钢支护，因此工作面下部不会与探巷直接交汇，工作面同时揭露探巷上部越少，要求工作面伪倾斜角越大，因此在满足工作面运输机与转载机搭接可正常生产的前提下，应最大限度地增大伪倾斜角。

因此在工作面机头推进至探巷50m时，开始调斜工作，首先加快下巷替换U型钢速度，以保障工作面调斜时，不影响推进度，保障工作效率。然后对工作面伪倾斜角进行调整,每个原班保证下巷比上巷推进度超前0.6m, 防止工作面支架及运输机大幅度上窜。在离探巷10m时工作面伪倾斜角达到91°,运输机上窜 0.6 m。工作面运输机机头超前机尾5m，每天生产班安排专人对装载机进行落地, 8点班上拨转载机，保证正常运输。工作面每班在正规循环外，对机头进行超前回采。在工作面机头推至探巷下部时,工作面伪倾斜角达到94.3°。 每天8点班上靠装载机后, 保持了搭接和运输。通过调整工作面伪倾斜角, 使探巷与工作面立体交汇三角区域面积大大减少, 降低了工作面顶板管理难度。

4.4　工作面及超前支护顶板管理

考虑探巷揭露断层情况，工作面在回采至此时，亦会受断层影响，经研究决定对工作面回采方案进行调整。在工作面距离探巷10m时，工作面逐步降低采高，在距离探巷5m时采高降至1.9～2m。同时下压工作面运输机，在拉架推溜前，反复推拉运输机进行落底工作，落底后，再进行拉架，以保证工作面最小限度地直接揭露探巷，同时避免揭露断层进行挑顶工程，降低施工难度，增加安全保证。

工作面调斜后，每循环6架支架与老巷自下而上立体交汇，此时工作面支架位于探巷下部。原探巷煤体湿润，受动压及构造应力影响后，基本无可塑性，近似流体，工作面坚持移超前架, 追机移架, 及时护帮。采煤机割煤前坚持使用荆芭配合川杆进行打架缝，严防漏煤流煤。采煤机割煤后及时伸出伸缩梁、护帮板，并对暴露空间进行闭帮。回采至探巷上部时，工作面通过降低采高及下压运输机，工作面未揭露断层，只揭露部分探巷采空区，且探巷顶板受顶部锚索及锚索梁影响，基本未垮落，只需人工对支架上方悬空部分进行圆木充填，保证支架初撑力。

工作面上下巷超前支护压力显现明显，上巷与探巷直接交汇，交岔处，用锚索梁加固，顶板控制相对稳定，超前支护段延长至30m，单体支柱穿400mm×400mm铁柱靴，并坚持循环补液。工作面下巷上部有顶煤，底板尚有底煤，采取超前落底，循环落底至煤层底板。下巷超前支护延长至40m,由原“一梁一柱”变更为“一梁两柱”，每根单体支柱穿400mm×400mm铁柱靴，并安排专人循环补液。

4.5　工作面放煤管理

工作面过探巷期间，坚持探顶煤作业，充分了解煤层赋存情况，以及探巷与工作面相对位置关系。同时利用工作面校检钻探情况，确定前方煤体状况。由于回采前对探巷进行了超前注水以及静压水渗透，探巷周围煤体基本成流体，极易发生漏冒，导致空顶，工作面煤壁易发生溃帮，造成工作面支架失效。经研究决定，在过探巷期间，支架顶煤厚度在3m以上时，每2刀放煤1次，放煤时采用间隔放煤多轮放煤，第1轮放4号、6号、8号……，下一轮放煤3号、5号、7号……，放煤以见砂岩顶板为止，如放煤时发现为上部探巷流体煤，则停止放煤，并将后尾梁挑起，后插板伸出；支架顶煤厚度在3m以下，2m以上时，每4刀放煤1次；顶煤厚度在2m以下时，严禁放煤。

5结束语

过探巷回采前，制定好的详细工作安排和技术组织措施，通过超前的准备工作，在过探巷过程中，采取加强现场劳动组织管理及合理措施，保证了按计划正常组织实施过探巷，工作面自机头开始揭露探巷到工作面机尾完全推过探巷，共用10个生产班，其间平均日产量2200t。由于措施得力，准备充分，过此探巷过程中没有发生掉顶、冒顶等顶板问题，工作面上隅角瓦斯也没有发生瓦斯超限事故；同时最大限度地回采了煤炭资源，保证了矿井产量，取得了很好的经济效益，为类似条件下综采工作面的回采工作积累了实践经验，也为综采工作面过特殊探巷和类似的老巷提供了参考。

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[责任编辑：周景林]