东滩煤矿14320Ⅱ综放工作面过老巷技术及安全措施研究.pdf

592023 年第 8 期冯 冉：东滩煤矿 14320 综放工作面过老巷技术及安全措施研究收稿日期 2023-01-04作者简介 冯冉（1988），男，山东济宁人，2013 年毕业于山东科技大学采矿工程专业，本科，工程师，现从事采煤技术管理工作。东滩煤矿 14320 综放工作面过老巷技术及安全措施研究冯 冉（兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿，山东 邹城 273500）摘 要 东滩煤矿 14320 综放工作面面内同层老巷较多，为解决回采期间揭露老巷过程中顶板不稳定伤人等不安全问题，采用架棚、上料等方式增加老巷被动支护强度，使揭露点老巷的压力小于工作面支承压力。生产过程中，通过精准控制采煤机提刹刀角度，避免或者减少破坏老巷顶板，使工作面平稳通过老巷，保障了煤矿井下生产和作业人员安全。关键词 采煤；老巷；方法；措施 中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.08.020Research on Technology and Safety Measures for the 14320 Fully Mechanized Caving Face Passing Through Old Roadways in Dongtan Coal MineFeng Ran(Yankuang Energy Group Co.,Ltd.,Dongtan Coal Mine,Shandong Zoucheng 273500)Abstract:There are many old roadways on the same layer in the 14320 fully mechanized caving face of Dongtan Coal Mine.In order to solve the unsafe problems of unstable roof and injuring people and so on during the process of exposing old roadways during mining period,methods such as scaffolding and feeding are used to increase the passive support strength of old roadways,so that the pressure of the exposed old roadways is less than abutment pressure of the working face.During the production process,by accurately controlling the angle of the shearers lifting brake knife,avoiding or reducing damage to the roof of the old roadways,and the working face passes through the old roadways smoothly,ensuring the safety of downhole production and operation personnel in coal mines.Key words:coal mining;old roadway;method;measure 冯 冉：东滩煤矿 14320 综放工作面过老巷技术及安全措施研究随着矿井资源整合与开采的不断延伸，为了不造成资源浪费，在设计采煤工作面时增加走向长度，这样时常有老巷1划入工作面内，影响工作面的正常回采。东滩煤矿 14320 综放工作面回采过程中先后揭露多条老巷，为保证工作面安全通过，在大量现场调研及以往累计经验的基础上对工作面过老巷技术及安全措施进行了研究，对保障资源回收率及促进安全生产具有重要意义。1 工程概况14320 综放工作面回采过程中将先后通过 7条老巷，包括 14318 轨顺、14320 运顺西段、14310西运顺、14320 运输通道、原 14320 轨顺外段、14320 电控通道及 1410 运 1#提，累计影响范围为2330 m。14320综放工作面过老巷平面示意图如图1。图 1 14320 综放工作面过老巷平面示意图2 过老巷技术方案2.1 14318 轨顺2.1.1 基本情况14318 轨顺与 14320 运顺西段成 53夹角布置，工作面旋转末期，机尾端头开始逐渐揭露 14318 轨顺，面内影响区域约275 m。14318轨顺自14310（西）轨顺开门掘进，先水平掘进至巷道顶板揭露煤层顶602023 年第 8 期板后，逐渐起坡掘进按实测标高与 14310 西运顺贯通，14318 轨顺两端头顶板留有顶煤，顶煤厚度最厚为 6.3 m，中间区段巷道底板留底煤，底煤厚度最厚为 5.8 m。2.1.2 过老巷施工方法1）上网、上工字钢工作面合面时，机尾 40 组支架上双网、上钢推进，合面结束后，根据工作面揭露 14318 轨顺老巷2-3（已充填加固）顶板状况，及时增加或减少工作面上网、上钢范围。2）层位控制工作面合面位置，面内对应 14318 轨顺老巷留底煤区段（3#100#架），底煤最厚 2.9 m。14320 工作面开始回采后，继续沿前期回采层位留底煤推进，老巷顺利通过后，调整截割层位，及时刹刀找底，刹刀度数不大于 8，尽快调整至沿煤层底板截割。2.2 14320 运顺西段2.2.1 基本情况14320 运顺西段与 14320 轨顺东段按 37夹角布置，南起 14320 工作面轨顺端头，向北依次与原 14320 轨顺外段、14320 电控通道、14310 西运顺联通，面内影响区域约303 m，走向影响约241 m。2.2.2 过老巷施工方法1）老巷加固 14320 运顺西段沿线距两帮 300 mm 处，巷道顶板布置两排纵向钢带联合锚索支护，巷中打注锚索联合大托盘加固。14320 运顺西段六岔口至 47#钢带顶板下沉严重区段，沿巷中两侧各 300 mm 位置施工双排木垛，木垛间距 2 m；47#钢带至原 14320 轨顺外段交叉点区段沿巷中两侧各300 mm位置施工双排木垛，木垛间距5 m；原14320轨顺外段向北10 m范围（锐角煤柱）沿巷中两侧各300 mm位置施工双排木垛，木垛间距 3 m。14320 运顺西段木垛支护示意图如图 2。前期支设的单体支柱不再回撤，随后期回采边采边撤。14320 运顺西段与电控通道交叉点向南 15 m范围，巷道顶板施工锚索梁加固。2）层位控制根据 14320 运顺西段老巷顶板变化情况合理控制工作面截割层位。若 14320 运顺西段巷道变形量较小，严格沿老巷顶板截割，严禁破顶，采高不低于 3.3 m。若 14320 运顺西段老巷整体下沉，老巷最低点高度低于 2 m 时，截割前提前采取措施回撤前期架设的单体、工字钢棚，破14320运顺西段顶板截割。图 2 14320 运顺西段木垛支护示意图（m）2.3 原 14320 轨顺外段2.3.1 基本情况原 14320 轨顺外段与 14320 运顺西段按 17夹角布置，西起 14320 运顺西段，面内影响区域约 73 m，走向影响约 62 m。2.3.2 过老巷施工方法1）原 14320 轨顺外段封闭前支设的单体不再回撤，随后期回采边采边撤。2）根据 14320 运顺西段老巷揭露情况，原14320 轨顺外段正常段面内揭露 34 组支架，揭露范围较小，对回采影响不大。面内截割老巷期间，严格控制截割层位，原则上顺应老巷顶板截割，可适当破底，严格控制工作面破底量和破底范围，破底量不超过 1.5 m；若老巷变形量大，破底 1.5 m 无法满足采高要求，则放慢煤机截割速度，破老巷顶板截割，破顶后紧跟煤机前滚筒拉移超前支架，及时维护顶帮。2.4 14320 电控通道2.4.1 基本情况14320 电控通道与 14320 轨顺东段按 41夹角布置，西起 14320 运顺西段，向东与 14320 轨顺东段联通，面内影响区域约205 m，走向影响约149 m。2.4.2 过老巷施工方法1）老巷加固14320 电控通道与 14320 轨顺东段交叉点向北65 m 范围，顶板布置两排纵向钢带联合锚索加固；14320 轨顺东段交叉点前后 5 m 范围，顶板施工锚索梁加固，交叉点前后 20 m 范围，巷中及距离两612023 年第 8 期冯 冉：东滩煤矿 14320 综放工作面过老巷技术及安全措施研究帮300 mm位置各施工一排纵向钢带联合锚索加固。2）层位控制工作面回采期间确保沿煤层顶板截割，机尾 10组支架与正巷保持高度一致，并与老巷顶板位置错茬不超过 0.3 m，确保支架接顶严实、无错茬。面内截割老巷期间，提前回收钢带、锚索等铁器，防止滚筒缠绕铁器，甩出伤人。严格控制截割层位，顺应老巷底板截割，可适当破顶，但破顶量不超过0.5 m；放慢煤机截割速度，及时拉移超前支架维护顶帮。2.5 14310（西）运顺2.5.1 基本情况14310（西）运顺与 14320 轨顺东段按巷中间距 190 m 平行布置，西起 14320 工作面，向东先后与 14320 运顺西段、1410 运 1#提及十四采上部消火道联通，面内影响区域约 1 604.4 m。2.5.2 过老巷施工方法面内截割老巷期间，两头顺应好巷道顶底板截割，采煤机截割后，第一时间拉架推溜，合理控制 煤机截割速度，不得超过 2.5 m/s。顶板破碎影响工作面推进时，及时维护顶帮。2.6 14320 运输通道2.6.1 基本情况14320 运输通道与 14320 运顺东段按 30夹角布置，西起 14320 工作面合面四岔口，向东与14320 运顺东段联通，面内影响区域约 151.8 m。2.6.2 过老巷施工方法1）老巷加固14320 运输通道与 14320 运顺东段交叉点前后15 m 范围，顶板隔排打注锚索梁加固；距两帮 300 mm 处，巷道顶板各布置一排纵向钢带联合锚索支护，巷中位置隔排打注锚索联合大托盘加固。2）层位控制面内截割老巷期间，控制好采高，采高不得低于 3.3 m，不得通过挑顶的方式增大采高，可适当破底，破底量不超过 1.0 m；若老巷变形量大，破底 1.0 m 无法满足采高要求，则采取来回回机的方式，破老巷顶板截割，破顶后紧跟煤机前滚筒拉移超前支架，及时维护顶帮。2.7 1410 运 1#提2.7.1 基本情况14320 工作面跨 1410 岩集运、北翼边界回风巷回采，巷道位于工作面下方，其中北翼边界回风巷与顺槽垂直、14310 岩集运与顺槽平行，巷道顶板距 3 煤底板 18.525.8 m，西厚东薄，面内影响区域约 1240 m，走向影响约 1076 m。1410 岩集运断面与支护图示意如图 3。图 3 1410 岩集运断面与支护示意图（mm）2.7.2 过老巷施工方法1）1410 岩集运、北翼边界回风巷位于 14320工作面下方，老巷顶板距 3 煤底板 18.525.8 m。跨采前，对 1410 运对应 14320 工作面停采线以里全长 1076 m、北翼边界回风巷 200 m 范围进行锚网、索加固，每排打注 22 mm 钢绞线锚索 3 根，排距1.8 m。2）老巷充填改造为保障工作面推进与停采安全，确保工作面撤除顺利，设计对 1410 运 1#提斜巷影响区段按照支设木垛充填方式进行加固4-5，加固原则为保证 3 煤底板向下垂距不小于 5 m（推算 1410 运 1#提斜巷段自上变坡点位置向下充填约 15 m）。1410 运 1#提充填加固示意图如图 4。图 4 1410 运 1#提充填加固示意图（m）3 安全技术措施1）工作面揭露老巷前 5 m，将采高调整至（3.20.1）m，揭露过程中，根据揭露的老巷巷道顶板变形情况调整采高，防止支架不接顶。2）煤机在截割老巷两侧各 5 m 范围时，要放慢牵引速度，煤机司机站在支架内操作，其他无关人员远离煤机滚筒 5 m 以外，架前严禁有人，以防割出的铁器抛出伤人。3）过老巷区段，煤机速度严格控制在 3 m/min以内，安排专人在距离采煤机左滚筒 20 m 外机头（下转第 65 页）652023 年第 8 期王立伟：建新煤业厚硬顶板深孔预裂爆破控制技术研究与应用 （a）5#支架（b）30#支架（c）55#支架图 4 支架载荷变化曲线5 结语以建新煤业 15101 工作面在厚层坚硬顶板条件下开采为背景，通过工程类比、理论计算、矿压监测等手段，设计研究深孔爆破预裂弱化工作面顶板方案并进行工业应用。正常顶板条件下，15101 工作面基本顶初次来压步距 40.452.2 m，周期来压步距 18.923.1 m，结合工作面巷道布置及围岩条件，设计切眼及顺槽内爆破孔布置参数及方案。现场应用期间监测顶板垮落情况及支架载荷，工作面顶板表现为分层、分段垮落，基本顶初次来压步距约为31 m，平均周期来压步距为 16.2 m，通过深孔爆破预裂对顶板弱化效果较好，降低了工作面顶板来压的强度。【参考文献】1 张俊义.3119 综放工作面坚硬顶板深孔爆破技术研究 J.山东煤炭科技，2022，40（08）：80-82+86.2 刘瑞丰.岳南煤业厚层坚硬顶板深孔爆破放顶技术研究 J.山东煤炭科技，2022，40（07）：14-16+20.3 李楠.综采工作面厚硬砂岩顶板深孔爆破预裂卸压技术与应用 J.煤炭技术，2022，41（07）：143-147.4 李磊波.深孔爆破卸压孔间距设计与破坏效果分析 J.山西冶金，2022，45（02）：74-76.侧顶帮完整区域看护前部运输机，发现道木、锚杆、钢带、金属网等杂物及时停机拾出。4）工作面揭露老巷两端开口前 2 m 时，将老巷开口处支设的单体进行回撤，回撤后支架及时伸出前探梁及护帮板支护顶板。4 结语14320 综放工作面过 14318 轨顺、14320 运顺西段、14310 西运顺三条老巷时，顶板较为完整，未影响工作面推进；过 14320 运输通道及 14320 电控通道时顶板下沉明显，但由于前期及时对顶板进行加固，生产过程中未发生较大片帮冒顶事故，证明了过老巷方案的有效性，保障了工作面生产安全。（上接第 61 页）【参考文献】1 张斌峰.1204 采煤工作面过老巷实践 J.山东煤炭科技，2020（01）：46-47+52.2 石伟.采煤工作面过老巷技术实践应用 J.自动化应用，2019（08）：109-110.3 姬亚强.松软中厚煤层综放工作面过老巷技术实践 J.煤炭科技，2018（02）：73-74+82.4 贾广兴，汤启光，朱同祥，等.软岩大倾角炮采工作面留垛过老巷工艺研究与应用J.科技展望，2016，26（26）：77-78.5 赖松仁，李禹，林伟，等.浅谈白源矿 1383 采煤工作面过老巷开采J.江西煤炭科技，2010（02）：24-25.