云崗礦復雜條件下多種過空巷技術與實踐應用
邱 健 王春陽 徐 亮 楊耀霞 翁旭澤
一、立項原因或背景
同煤集團云崗礦年產70萬噸，礦井面臨資源枯竭、殘采回收的局面。而全礦5000余職工的未來與生計將成為集團公司沉重的包袱，因此合理規(guī)劃、回收大巷保護煤柱從而延續(xù)礦井壽命顯得尤為重要，并向集團公司貢獻最后的力量。
1、12#層406盤區(qū)8637工作面為云崗礦第一個回收盤區(qū)大巷保護煤柱工作面。該工作面走向長91米，傾向長703米，平均煤厚5m，受設備限制采用ZZS6000型液壓支架沿頂留底煤進行回采。在回采過程中存在以下空巷：①分煤系統(tǒng)巷：沿底留頂、平行于切巷，共長175米；②12#層406-2皮帶巷：沿底留頂、工作面內與2637巷呈5°斜交，長470米；③南翼風井底。工作面2637巷巷道規(guī)格為5.3×3.0m，沿頂留底掘進。該巷在掘進過程中需要與分煤系統(tǒng)、12#層406-2皮帶巷空巷群貫通。多方位考慮掘進、回采期間所遇到的安全隱患，加快工作面回采速度從而提高盤區(qū)收縮撤退進度，降低礦井運營成本。因此采用粉煤灰充填空巷的工藝進行充填，確保掘進、回采期間安全。
2、2#層、3#層大巷保護煤柱為云崗礦第二個回收煤柱工作面。該煤柱回收過程中采用原有巷道進行修復，并掘進一條回風巷，再圈定工作面對2#、3#煤柱進行回收。由于初期3#層大部分巷道處于密閉狀態(tài)，通風、運料系統(tǒng)單一，經多方位論證決定504-2回風巷穿過材料斜井甩車場時，需要從巷道上方穿過，保證通風和運料正常運行。
附圖：
二、研究或革新內容及創(chuàng)新點
（一）8637工作面多種過空巷方案：
1、8637工作面掘進期間過空巷：
2637巷過分煤系統(tǒng)巷與406-2皮交叉點
（1）貫通方式：
①先用機組截割落煤過空巷，待落下的煤將下方空巷全部填滿后，將4米長圓木順巷道掘進方向整齊鋪于前方機組截割落在分煤系統(tǒng)空巷的煤渣上，使掘進機組履帶沿著圓木前進，減少對于下方分煤系統(tǒng)浮煤的壓力，使分煤系統(tǒng)巷道及支護設施不受破壞。
②當機組走到圓木盡頭時，繼續(xù)沿巷道掘進方向鋪設另一組圓木，直至機組可以正常通過下方分煤系統(tǒng)的空巷，并全部落于實體煤之上。
（2）支護方式：
①12#層406盤區(qū)2637巷工作面距空巷南幫最深處為3m時，巷道斷面寬度由5.3m變更為3.5m，巷道東幫位置不變，西幫向東移動1.8m。2637巷繼續(xù)向前掘進2m后停掘，停掘時永久支護齊全有效，浮煤推凈。
②地質科提前在空巷頂板給出2637巷變更后3.5m斷面的中線，以及在空巷頂板上距西幫走向線以東0.5m處鋼梁位置線。
③在2637巷工作面靠近底板位置施工鉆眼（-30°）與空巷南幫探通，鉆眼探通后將風水管路穿過其中到空巷內，連接錨索鉆機準備支護。
④由施工隊組在空巷頂板沿地質科給出的鋼梁位置線由南向北從分煤系統(tǒng)南幫最深處開始依次打設三眼錨索梁進行“鎖口”直到西幫走向線與406-2皮東幫交叉點處，然后沿著406-2皮東幫繼續(xù)依次打設三眼錨索梁進行鎖口，錨索梁打設到406-2皮東幫距2637巷西幫走向線2m位置時結束。錨索梁長3.9m，眼距1.75m，錨索長度8m，每根鋼梁頭對頭間距為0.3m。
⑤在鋼梁西側0.3m處由南向北依次打設“井”字垛，“井”字垛間距為0.2m，打設“井”字垛使用1.5×0.2×0.2m道木。每兩個“井”字垛之間間隔20公分。“井”字垛打至與鎖口鋼梁同一位置。
⑥在鎖口梁上搭接菱形金屬網（3700×2000mm），金屬網短邊要平行且與頂板壓緊，網要繃緊、鋪平、鋪展緊貼“井”字垛，網與網之間要求無縫連接成一體，對（搭）接合理，搭接處聯(lián)網孔要每隔100mm雙絲雙扣相連，用8#鉛絲扭結呈“三花狀”綁扎牢固，扭結不少于3圈，并與“井”字垛用把撅進行有效固定。
⑦在巷道交叉最寬處，即分煤系統(tǒng)絞車窩和406-2皮絞車窩交匯處，若底一排鎖口梁沒有達到鎖口目的，繼續(xù)在第一排鎖口鋼梁以西0.3米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三眼錨索梁，直至平穩(wěn)通過，預計需要打設三根三眼錨索梁。
⑧在406-2皮東幫距2637巷西幫走向線2m位置時進行護幫錨桿支護，錨桿每排3根，間距0.8m，排距1.0m，支護到三角煤全部留住為止。
2、8637工作面回采期間過空巷：
南翼風井底、分煤系統(tǒng)巷、406-2皮
（1）過南翼風井底空巷：
①施工方案：
采用三孔11#工字鋼梁配合φ17.8×8000mm強力鋼絞線搭接圓木做假頂?shù)姆绞綄ι戏娇障镞M行支護。鋼梁排距1米，上方木垛采用“井”字型?！熬弊侄忾g距為0.2m，打設“井”字垛使用長度為4m圓木。每兩個“井”字垛之間間隔20公分。
（2）過分煤系統(tǒng)巷及406-2皮
①施工方案：
采用粉煤灰進行充填。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的比例充分混合后，沿制漿管路灌入墻體，同時井下利用乳化液泵將速凝劑與粉煤灰漿液按體積比1：20 比例在墻前三通閥門混合灌入墻體；在墻體即將充滿時，將膨脹劑制成漿液接頂膨脹嚴密。
②施工步驟：
A、充填分煤系統(tǒng)至分煤系統(tǒng)繞道段，該段共80米，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米，待充填粉煤灰完成后，間隔10米施工下一道，依次循環(huán)，直至充填到分煤系統(tǒng)繞道墻前。
B、充填406-2皮至406-4軌巷口段，該段523米，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米施工下一道，依次循環(huán)，直至充填到406-4軌巷口處，該段523米，需施工52道木板墻。
C、充填分煤系統(tǒng)繞道段，該段18米，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壓系統(tǒng)，需與下風側機掘二隊串聯(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米，需施工4道木板墻。間隔10米，待充填粉煤灰完成后，間隔10米施工下一道，依次循環(huán)，直至充填到分煤系統(tǒng)正巷口。
③安全措施：
A、在充填粉煤灰前，隊組在分煤系統(tǒng)交408軌道上風側10米、408軌交408移變硐室上風側10米，各安裝2臺2×15KW風機，并安排人員將風筒延接至406-2木板密閉前，當?shù)谝蛔荛]充填完成后，立即啟動風機。
B、406-2皮中部充填完成一段粉煤灰后，406-2皮與分煤系統(tǒng)均形成盲巷，兩巷均需要風機供風，在此期間兩巷均按照掘進工作面管理，要求風機安裝開停傳感器、風筒傳感器、墻前安裝甲烷傳感器。
（二）3#層504-2回風巷掘進過空巷方案：
1、施工方案：
3#層404-2盤區(qū)504-2回風巷距材料斜井甩車場約108米，巷道掘進至交叉點時將從材料斜井甩車場頂板穿過，根據(jù)地質科實測情況，預計巷道在距材料斜井甩車場43米處開始以傾角7°挑頂爬坡穿過材料斜井甩車場頂板，保證施工巷道到達空巷正頂時，施工巷道底板與空巷頂板留有3m厚巖石。完全穿過之后再以傾角7°起底向前掘進53米，直至掘進至3#煤層，按照正常掘進方式掘進。挑頂、起底均采用機掘的作業(yè)方式。頂板支護采用MQT-120錨桿機。頂板支護采用Ф18×1800mm，左旋無縱徑螺紋鋼錨桿、錨索組合系統(tǒng)進行支護。
2、空巷頂板加固方式：
空巷頂板支護采用MQT-120錨桿機鉆眼，三眼錨索梁，4根，長4.3m，錨索梁眼距1650m，南北方向布置；8根11#礦用工字鋼，長6.3m，間距0.5m，沿材料斜井甩車場方向布置，用錨索梁壓緊。錨索長度6m，角度80°，斜拉在504-2回兩幫巖層內。下方搭井字形木垛，每根道木使用不少于四個把具與相鄰道木進行固定，井字垛保證與材料斜井甩車場頂板背緊靠牢，保證材料斜井甩車場頂板的完整和穩(wěn)定性。
三、應用情況及經濟社會效益
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此兩項工程為云崗礦通過多種手段應對礦井回收資源的復雜性，具有良好指導意義和較高的經濟和社會效益。
掘進期間既采用了與空巷貫通，調整通風系統(tǒng)的同時做假底、假幫安全通過，又因地制宜充分利用3#層頂板的堅硬性強、厚度大、完整性好的特性，并結合施工經驗，提前對交叉點進行有效支護，充分利用3#層頂板的堅硬性強、厚度大、完整性好的特性，并結合施工經驗，提前對交叉點進行有效支護，摒棄了傳統(tǒng)做風橋的固化思維，有效的保證了施工期間的安全和盤區(qū)初期通風運料的問題，保證了2#、3#層各工作面的順利圈定。
回采期間既采用了傳統(tǒng)的做“井”字木垛做假頂?shù)姆绞酵瑫r又根據(jù)實際情況采用了先進的粉煤灰充填空巷群的工藝，保證了安全回采。
2、8637工作面以及3#層盤區(qū)回風巷道的掘進為云崗礦采掘銜接的重要環(huán)節(jié)。若空巷無法安全通過將導致工作面無法進行回采，造成礦井儲量下降、采掘銜接失調、礦井壽命縮短。
3、采用粉煤灰充填及“頂繞式”過空巷后后，通風系統(tǒng)、回采工藝較為簡單。避免在掘進、回采過程中連續(xù)過空巷的不利局面，降低了掘進、回采過程中不必要的安全風險。共計可回采煤量55萬噸，按噸煤效益100元計算，創(chuàng)造經濟價值5500萬元。
四、總體性能指標與國內外、集團公司內其他單位技術的比較
12#層8637工作面受3條空巷影響、3#層504-2回風巷受1條空巷影響，加之通風系統(tǒng)等多項制約因素，巷道掘進及工作面回采過程中存在安全風險較大，而采用多種手段分別在掘進期間、回采期間對空巷群采用先進的工藝因地制宜進行處理。既保證了云崗礦大巷保護煤柱的正常圈定，又延長了礦井壽命，豐富了過空巷手段，有較好的指導意義。該項技術與集團公司兄弟單位比較，屬于領先地位。
五、存在的問題及推廣應用前景
通過采用多種過空巷方案既摒棄了傳統(tǒng)做風橋的固化思維，充分利用巷道頂板特性成功完成巷道掘進，降低風險指數(shù)。而且采用粉煤灰充填工藝確保了工作面回采安全，降低了回采工作面頻繁過空巷帶來的不可控因素影響。是安全、高效、可行的方法，值得進行大范圍推廣。取得了明顯經濟效益，技術總體水平較高，有很好的推廣前景。
作者：晉能控股煤炭集團云崗礦邱 健
