2637 巷掘進(jìn)過交叉空巷技術(shù)研究與應(yīng)用

孟碧坤

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)云岡礦，山西 大同 037000）

目前，過空巷已成為煤礦開采過程中不可避免的問題[1-3]。一般過空巷都是單一空巷，地質(zhì)情況和支護(hù)形式較為簡(jiǎn)單，而云岡礦2637 巷在掘進(jìn)過程中遇到了過交叉空巷的問題，情況較為復(fù)雜。

1 工程概況

云岡礦12#層平均煤厚7 m，平均傾角5o。406盤區(qū)8637 工作面設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量30 萬t，工作面順槽2637 巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為703.3 m，由南向北掘進(jìn)，方位角0o。12#層406 盤區(qū)2637 巷掘進(jìn)至230～280 m位置時(shí)，巷道下方存在同層分煤系統(tǒng)巷和406-2 皮帶巷兩條空巷交叉點(diǎn)，層位關(guān)系為2367 巷底板為空巷交叉點(diǎn)頂板，中間煤層厚度預(yù)計(jì)在70 cm 左右。空巷交叉點(diǎn)處巷道較高，巷道寬度較大，同層分煤系統(tǒng)巷和406-2皮帶巷兩條空巷是之前的密閉巷道，巷道內(nèi)部瓦斯等有害氣體情況不明，經(jīng)探放水預(yù)測(cè)空巷內(nèi)有大量積水，巷道永久支護(hù)在空巷積水的長(zhǎng)時(shí)間作用下，支護(hù)效果不明，有支護(hù)失效的可能。綜上，下覆巷道地質(zhì)條件復(fù)雜，掘進(jìn)難度大，為保證2637 巷道的安全順利掘進(jìn)，特對(duì)過交叉空巷進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

2 過空巷支護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1 過空巷前準(zhǔn)備

（1）由礦救護(hù)隊(duì)協(xié)助開啟封閉的12#煤層的406-2 皮帶巷與分煤系統(tǒng)巷，啟封后發(fā)現(xiàn)兩條巷道內(nèi)有害氣體和積水均存在且積水儲(chǔ)量很大。首先利用壓入式局部通風(fēng)機(jī)配合80 cm 的軟性風(fēng)筒風(fēng)排巷道內(nèi)的瓦斯等有害氣體。有害氣體完全排出后，檢測(cè)確認(rèn)安全后，在巷道內(nèi)安裝潛水泵抽排積水。從啟封處抽排水與排瓦斯交替作業(yè)，不同時(shí)作業(yè)。即風(fēng)筒往前延伸20 m 排出有害氣體后，水泵也跟著往前移動(dòng)，該段積水抽排完后，繼續(xù)往前延伸風(fēng)筒排放有害氣體，直至作業(yè)影響區(qū)域的積水和有害氣體全部排出。抽排工作完成后，由工程技術(shù)人員實(shí)地勘察兩巷內(nèi)原有支護(hù)情況，對(duì)因老空水浸泡影響的不可靠支護(hù)重新進(jìn)行補(bǔ)打，確保兩巷與2637 巷通過時(shí)影響區(qū)域的支護(hù)良好可靠。

（2）2637 巷掘進(jìn)到工作面距空巷6 m 時(shí)，先暫停掘進(jìn)，并保證永久支護(hù)安全有效，浮煤推凈。

（3）為保證分煤系統(tǒng)巷可以打鎖口梁使2637巷能順利通過空巷，2637 巷有一段長(zhǎng)約71.6 m 的巷道需要縮小巷道斷面寬度，巷道西幫向東幫方向縮回1.8 m，東幫位置不變。即巷道斷面寬度由原來的5.3 m 縮為3.5 m。具體縮減段的起始和結(jié)束位置以及中線位置由礦地質(zhì)科提前標(biāo)定。

2.2 過空巷方案

2637 巷掘進(jìn)距離406-2 皮巷還剩13 m 時(shí)，考慮到支護(hù)可靠性及掘進(jìn)機(jī)的自重等各方面因素，要求2637 巷底板距離406-2 皮巷道頂板間距不小于1.7 m。此時(shí)，2637 巷以7°向上掘進(jìn)，至406-2 皮巷時(shí)平掘通過406-2 皮巷，然后以-7°向下掘進(jìn)。掘進(jìn)剖面圖如圖1。為減少掘進(jìn)機(jī)自重對(duì)空巷的影響，巷道BC 段采用炮掘的方式完成，其他段由掘進(jìn)機(jī)正常掘進(jìn)。

圖1 過空巷剖面圖

2.3 交叉空巷內(nèi)支護(hù)方案

（1）在鋼梁西側(cè)0.3 m 處沿掘進(jìn)方向即由南向北安設(shè)“井”字木垛，每?jī)蓚€(gè)“井”字木垛間隔為0.2 m，打設(shè)“井”字垛使用1.5 m×0.2 m×0.2 m 道木。

（2）在鎖口梁上搭接菱形金屬網(wǎng)（3700 mm×2000 mm），金屬網(wǎng)短邊要平行且與頂板壓緊，網(wǎng)要繃緊、鋪平、鋪展緊貼“井”字垛，網(wǎng)與網(wǎng)之間要連為一體，搭接處聯(lián)網(wǎng)孔要每隔100 mm 雙絲雙扣相連，用8#鉛絲扭結(jié)呈“三花狀”綁扎牢固，扭結(jié)不少于3 圈。

（3）在巷道交叉最寬處，即分煤系統(tǒng)絞車窩和406-2 皮巷絞車窩交匯處，若第一排鎖口梁沒有達(dá)到鎖口目的，煤體完整性較差，則繼續(xù)在第一排鎖口鋼梁以西0.3 m 處平行于第一排鋼梁繼續(xù)從分煤系統(tǒng)南幫最深處開始依次打設(shè)三眼錨索梁，直至平穩(wěn)通過。

（4）在406-2 皮巷東幫距2637 巷西幫走向線2 m 位置時(shí)進(jìn)行護(hù)幫錨桿支護(hù)，錨桿每排3 根，間距0.8 m，排距1.0 m，綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，

支護(hù)長(zhǎng)度為40 m 為宜。支護(hù)方式布置示意圖如圖2。

圖2 交叉空巷支護(hù)方式圖（m）

3 粉煤灰充填空巷

12#層2637 巷向前掘進(jìn)期間，需要與12#層406-2 皮帶巷貫通。由于406-2 皮帶巷布置為西北-東南走向，貫通后2637 巷繼續(xù)向前掘進(jìn)，這期間406-2 皮帶巷支護(hù)、通風(fēng)管理均存在隱患，所以決定采用粉煤灰充填該段巷道[4]，充填共計(jì)分三步：

（1）第一步：充填分煤系統(tǒng)至分煤系統(tǒng)繞道段，該段共80 m，需施工9 道木板墻。首先充填分煤系統(tǒng)至分煤系統(tǒng)繞道段，先施工兩道木板墻，間隔10 m，待充填粉煤灰完成后，間隔10 m 施工下一道，依次循環(huán)，直至充填到分煤系統(tǒng)繞道墻前。

（2）第二步：充填406-2 皮巷至406-4 軌巷口段，該段523 m，需施工52 道木板墻。在406-2 皮尾先施工一道木板墻，待充填粉煤灰完成后，間隔10 m 施工下一道，依次循環(huán)，直至充填到406-4 軌巷口處。

（3）第三步：充填分煤系統(tǒng)繞道段，該段18 m，施工兩道木板墻。該段充填完成后，分煤系統(tǒng)繞道至巷口處無全風(fēng)壓系統(tǒng)，需與下風(fēng)側(cè)機(jī)掘二隊(duì)串聯(lián)。分煤系統(tǒng)繞道充填粉煤灰完畢后，在正巷施工木板墻，該段45 m，需施工4 道木板墻。待充填粉煤灰完成后，間隔10 m 施工下一道，依次循環(huán)，直至充填到分煤系統(tǒng)正巷口。

粉煤灰制漿工藝為地面車間將粉煤灰、水泥、水按體積比6:1:3 的充分混合后，沿制漿管路灌入墻體；井下乳化液泵將速凝劑與粉煤灰漿液按體積比1:20 在墻前三通閥門混合灌入墻體；墻體即將充滿時(shí)，將膨脹劑制成漿液接頂膨脹嚴(yán)密，充填結(jié)束。

4 應(yīng)用分析

在實(shí)際應(yīng)用施工過程中有遇到一些問題但都及時(shí)得到解決：

（1）分煤系統(tǒng)空巷長(zhǎng)期積水浸泡，兩條巷道交匯處浮煤淤泥較多，搭設(shè)木垛之前將淤泥清理到位，保證木垛底盤穩(wěn)固。

（2）木垛與木垛之間間距20 cm，在實(shí)際操作當(dāng)中發(fā)現(xiàn)其預(yù)留間距較大，導(dǎo)致木垛與木垛之間沒有形成一個(gè)整體。后及時(shí)調(diào)整方案使木垛與木垛間不留空隙，同時(shí)用木板、把撅將相鄰兩架木垛連接緊固，使所有木垛形成一個(gè)整體。

（3）鎖口鋼梁鋪設(shè)方向開始與掘進(jìn)機(jī)履帶方向垂直，在掘進(jìn)機(jī)通過時(shí)，履帶行走的摩擦力將鋪設(shè)的鋼梁卷起，及時(shí)調(diào)整方案將鋼梁鋪設(shè)方向與掘進(jìn)機(jī)履帶方向平行。

5 結(jié)語(yǔ)

在2637 巷過空巷前后，通過現(xiàn)場(chǎng)考察制定了過空巷方案。通過主動(dòng)被動(dòng)等聯(lián)合支護(hù)方式，提前抽排有害氣體及積水，順利通過分煤系統(tǒng)及406-2皮帶巷兩條空巷，填補(bǔ)了云岡礦在該方面的技術(shù)空白，為8627 綜采工作面順利采出奠定了基礎(chǔ)。