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煤柱工作面过老巷回采技术的实践策略

2022-06-29 48 上传者：管理员

摘要：根据老巷与煤柱工作面层位的不同，分析了老巷变形破坏特征，制定了相应的老巷加固方案。对同层位老巷采用锚索（梁）加强支护，对底板层位老巷采取充填加固，并通过工作面调斜回采、使用单体柱调整支架状态等措施，保证了回采工作面过老巷期间的顶底板安全和煤柱工作面顺利回采。

关键词：
充填加固
安全回采
煤柱工作面
煤炭资源
过老巷
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随着矿井生产采区的转移，为提高煤炭资源采出率，增加采区、矿井服务年限，将会对开拓大巷、准备巷道的保护煤柱进行回收[1,2,3]。由于煤柱工作面临近采空区，处于应力集中范围，且保护煤柱内巷道纵横交错，回采期间面临过巷、穿巷、斜交等问题，同时频繁的揭露老巷，增加了工作面回采期间的顶底板和瓦斯安全管理难度[4,5]。因此，应根据老巷与煤柱工作面层位的不同，对老巷变形破坏特征进行分析，并制定相应的老巷加固方案，保证回采工作面过老巷期间的顶底板安全，确保煤柱工作面顺利回采。

1、工程概况

顺和煤矿2111工作面为21采区上山保护煤柱回收工作面，西侧为2108工作面和2110工作面采空区。2111工作面布置有轨道顺槽、胶带顺槽和工作面切眼3条巷道。其中，轨道顺槽、胶带顺槽的巷道入口与21采区运输上山连通，形成工作面煤流、辅助运输系统；轨道顺槽施工回风联巷连通21采区回风上山，形成工作面通风系统。

2111工作面内分布有多条煤层巷道、岩石巷道，与工作面切眼呈垂直、斜交状态，其中部分岩石巷道位于工作面煤层底板0～15m范围。煤层巷道为矩形断面，顶板采用高强锚杆+M钢带+金属网+锚索支护，帮部采用高强锚杆+M钢带+金属网支护，岩石巷道为直墙半圆拱形断面，采用锚网索喷支护。

2111煤柱工作面与巷道关系如图1所示，图中阴影部分为底板巷道。

2、巷道与工作面空间关系及变形破坏特征

随着煤柱工作面的回采，与工作面相对处于不同层位间的巷道呈现出不同的变形破坏特征。

2.1 煤层老巷围岩破坏特征

21采区运输上山和21采区回风上山的上段局部沿煤层布置，煤层老巷与回采工作面在同一层位，巷道围岩受采动影响程度最大，变形破坏最为严重。如图2所示。

由图2可以看出，巷道周围岩体受采动影响后，受力向巷道内产生位移变形，甚至造成巷道挤死现象。煤层老巷在工作面进入前，其顶板、帮部及底板已收敛变形，支架前方老巷顶板与工作面割煤后顶板存在错台，顶板支护锚杆（索）同步下沉，影响工作面割煤速度。

2.2 底板老巷围岩破坏特征

21采区运输上山、21采区回风上山、2110轨道顺槽车场等巷道位于工作面煤层底板0～12m范围。随着工作面的推进，回采工作面切眼与底板巷道顶板间的岩柱呈由厚变薄或由薄变厚渐变状态。工作面回采期间，底板岩石巷道受超前支承压力、工作面支架载荷的影响，出现变形收敛现象，主要表现为巷道底鼓和肩窝开裂。当工作面与底板老巷岩柱距离小于3m时，矿压显现较为强烈。

2.3 其它破坏现象

同层位煤层巷道采取加固措施后，巷道维护状况较好。21采区运输上山（净宽×净宽=4.6m×3.0m）和21采区回风上山（净宽×净宽=3.6m×2.6m）的上段局部为煤层巷道，且与工作面切眼呈垂直布置。因此，对21采区运输上山采取如下加固措施：顶板沿巷道走向采用2排16B槽钢锚索梁+锚索加强支护，间距1600mm；帮部施工2排锚索补强支护，间排距1000mm×1600mm。

巷道加固支护断面如图3所示。

在工作面回采期间，对比分析加固后的21采区运输上山与未加固的21采区回风上山巷道变形破坏情况：21采区运输上山的帮部、顶板变形量在0.1～0.3m范围，底鼓量在0.6m左右；未采取加固措施的21采区回风上山的帮部、顶板变形量最大处分别达到0.8、0.6m，底鼓量达到1m。这说明加固支护效果显著，能很好地满足生产要求。

3、巷道加固方案

煤柱工作面回采受采空区、老巷影响，矿压显现较为明显。巷道变形破坏的主要原因是巷道的承载能力和支护强度难以承受周围岩体传递的压力，进而发生变形破坏现象。

3.1 底板岩层老巷采取木料充填加固措施

2111工作面回采范围内的岩巷均位于煤层底板，根据岩巷顶板与煤层间的岩柱大小制定加固方案，主要对岩柱8m以内的巷道采取加固措施。

根据不同的岩柱大小使用相应支护密度的木垛加固强度。在工作面岩柱大小为6～8m、3～6m、0～3m时，分别使用“口”字、“田”字及“田字交错”布置的方式施工木垛，利用木垛支撑及巷道自身的承载能力共同达到支护效果。木料长度为2.4m，相邻木料间使用铁丝绑扎固定保证木垛整体稳定性。具体加固方式如图4所示。

3.2 同层位煤巷采取锚索梁超前加固措施

对同层位其它煤巷采用点锚索进行加固，每排施工2根点锚索，间排距为1600mm×800mm，锚索规格为锚索托盘规格为400mm×400mm×20mm，与原顶板支护锚索间隔布置。如顶板有网兜，需对顶板网兜进行处理后再采用点锚索加固。顶板护网锈蚀严重区域应重新铺网后再施工锚索。

4、工作面安全保障措施

(1）工作面回采时，采取调斜方式减少揭露巷道的跨度，增加三角煤岩柱的稳定性。由于巷道跨度越大，顶板越容易发生弯曲变形，出现顶板离层、破碎、下沉，甚至出现漏顶、整体垮落现象。所以，在工作面揭露老巷前进行调斜，可减少揭露老巷的跨度，同时加大工作面与老巷的夹角，提高揭露地点三角煤（岩）的稳定性，增加对顶板的支撑强度。

(2）在工作面揭露同层位老巷时，严格要求工作面支架保证初撑力，加强循环注液管理，保证工作面顶板的支护强度。同时，对支架前顶板辅以π型梁+单体柱支护，减少老巷暴露面积。

(3）工作面底板煤岩过渡时加强支架稳定性管理。2111工作面岩石巷道均位于煤层底板，当工作面揭露的老巷由煤巷进入岩巷或由煤层进入岩巷时，回采工作面底板与老巷间岩柱状态由薄变厚或由厚变薄。由于老巷与工作面切眼间为斜交关系，存在工作面支架底座受力不均、支架压力难以达到规定值以及容易出现底板塌陷现象，增加了工作面管理难度。针对该问题，在工作面回采前应根据巷道施工情况，绘制工作面不同推进度情况下与老巷层位关系图，并在工作面回采期间加强对岩柱的探测，精准掌握工作面底板岩柱情况，对工作面支架进行分区域管理，控制工作面支架压力。并在支架底座衬垫杂木和使用单体柱对支架状态进行调整时，应避免出现压穿底板、倒架、挤架等现象。

5、工作面通风管理

在2111工作面回采过老巷期间，要加强对揭露老巷中的有毒有害气体的监测。在工作面进入老巷前，由专职瓦斯检查员检查老巷内的瓦斯、CO2和其它有毒有害气体以及氧气的浓度，符合要求后再由通风队测风员对老巷内风量进行测量，并保证风速满足要求。

6、结语

煤柱工作面回采受老巷影响，增加了工作面的回采难度，根据老巷与工作面层位情况，制定相应的加固方案。同层位老巷以锚索加固为主，矿压较大时，可辅以π型梁+单体柱补强支护；底板为岩石巷道，以控制巷道围岩稳定避免底板塌陷为主，可采取充填的方式进行加固。通过在2111煤柱工作面应用表明，老巷的支护加固方式能够有效控制工作面顶板和底板的变形，较好地满足了工作面安全生产的需要。

参考文献:

[1]徐永坼.采矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.

[2]潘立友,侯家骏.断层影响下不规则孤岛煤柱工作面防冲技术研究[J].煤炭技术,2018,37(2):129-131.

[3]李建军,康继春,韦四江.受煤柱工作面采动影响的密闭墙体变形破坏特征及加固措施[J].煤炭技术,2020,39(1):13-18.

[4]马宏飞,宋江涛,郭庆峰.端氏煤矿工作面停采煤柱留设宽度研究[J].能源技术与管理,2021,46(3):108-109.

[5]桑鹏程,王彪.千米深井孤岛煤柱工作面沿空掘巷冲击地压控制技术研究[J].煤炭工程,2017,49(9):101-104.

文章来源：杜厚永.煤柱工作面过老巷回采技术实践[J].能源技术与管理,2022,(03):53-55.