談回采工作面過(guò)空巷施工技術(shù)
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摘要：當(dāng)綜采工作面內(nèi)存在空巷時(shí)，回采到空巷附近存在較大的安全隱患，因此，必須采取有效的措施使回采工作面安全通過(guò)空巷區(qū)域。簡(jiǎn)要分析了過(guò)空巷所采用的支護(hù)技術(shù)，并提出了一些管理措施來(lái)保證回采安全，以期為綜采工作面過(guò)空巷提供一定的參考。
關(guān)鍵詞：綜采工作面；空巷；支護(hù)技術(shù)；安全管理
在煤礦工作面掘進(jìn)時(shí)，需要摸清一些區(qū)域的地質(zhì)情況，需要開(kāi)掘一些探測(cè)巷道。完成探測(cè)任務(wù)后，這些巷道就廢棄了，俗稱“空巷”。鑒于工期的原因，勘探完成后并沒(méi)有對(duì)這些空巷進(jìn)行處理，這為后來(lái)的工作面回采埋下了安全隱患[1-2]。為了保證綜采工作面回采能順利通過(guò)這些空巷區(qū)域，必須要采取一些安全措施，一方面可以在回采前對(duì)空巷所在的區(qū)域進(jìn)行充填，另一方面可以在回采時(shí)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。相比較而言，對(duì)空巷進(jìn)行充填是一種有效的處理方法。但是，充填工作需要有特定的材料，不能直接用水泥。因此，在過(guò)空巷時(shí)，現(xiàn)在常用的一種方法就是對(duì)回采時(shí)的工作面進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，并進(jìn)行科學(xué)、有效的施工管理。下面將對(duì)過(guò)空巷采用的支護(hù)技術(shù)和管理方法進(jìn)行具體說(shuō)明。
1過(guò)空巷支護(hù)技術(shù)研究
工作面靠近空巷時(shí)存在安全問(wèn)題，主要是因?yàn)楣ぷ髅媲胺降膽?yīng)力與空巷周?chē)膽?yīng)力疊加，導(dǎo)致工作面回采時(shí)頂板管理存在巨大的困難。為此需要采取措施來(lái)避免回采過(guò)程中出現(xiàn)冒頂或壓架的問(wèn)題。對(duì)于這種情況，不僅可以采用空巷充填支護(hù)技術(shù)，還可以采用空巷臨時(shí)支護(hù)技術(shù)。下面將分別進(jìn)行介紹。
1.1空巷充填支護(hù)技術(shù)
在回采工作面之前，用充填材料填滿空巷的空間，從而有效控制回采時(shí)巷道的變形；充填之后，巷道的頂板得到有效支撐，可以減輕回采工作時(shí)的應(yīng)力集中問(wèn)題，故將這種技術(shù)稱之為空巷充填支護(hù)技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是不會(huì)影響到工作面的正?；夭伤俣?，操作起來(lái)十分簡(jiǎn)便。一般情況下，為了保證充填支護(hù)的效果，充填材料在凝固后應(yīng)該具有一定的強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層頂板的支護(hù)作用。與此同時(shí)，充填材料在凝固后不能硬度太大，其凝固后的硬度應(yīng)該小于煤體的硬度，這是為了保證回采時(shí)采煤機(jī)能正常切割充填體[3]。雖然充填支護(hù)技術(shù)能很好地滿足回采工作對(duì)安全的要求，但還是存在充填成本較高的問(wèn)題?，F(xiàn)在市場(chǎng)上用的充填材料的價(jià)格多在幾千元每噸，在煤礦行業(yè)利潤(rùn)普遍降低的情況下，這種高成本的支護(hù)方式還是值得考慮的。充填體在回采后不能二次利用，在某種程度上講它是一種廢棄物，還容易引發(fā)環(huán)境污染問(wèn)題。因此，采用這種方式進(jìn)行空巷支護(hù)時(shí)，需要考慮如何實(shí)現(xiàn)回采效率與成本之間的平衡。
1.2空巷臨時(shí)支護(hù)技術(shù)
鑒于空巷充填支護(hù)技術(shù)較高的成本，當(dāng)工作面內(nèi)空巷的數(shù)量較多時(shí)，更多采用的是一種低成本的臨時(shí)支護(hù)技術(shù)。這種支護(hù)技術(shù)主要是采用金屬網(wǎng)、鉸接梁和單體液壓支柱來(lái)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，如圖1所示，其具有支護(hù)強(qiáng)度高、成本低的特點(diǎn)，但支護(hù)的效率非常低，影響了工作面的正常回采速度。在采用空巷臨時(shí)支護(hù)技術(shù)時(shí)，需要根據(jù)采煤工作面與空巷的距離選擇合適的支護(hù)方式。當(dāng)工作面距離空巷比較遠(yuǎn)時(shí)，工作面超前支護(hù)長(zhǎng)度控制在15m左右；當(dāng)工作面距離空巷比較近時(shí)，超前支護(hù)的長(zhǎng)度應(yīng)該控制在20m以上。此外，當(dāng)工作面靠近空巷時(shí)，還需要在液壓支架上方鋪設(shè)金屬網(wǎng)，以避免在回采工作面靠近空巷時(shí)壓力過(guò)大而發(fā)生冒頂事故。當(dāng)工作面通過(guò)空巷所在區(qū)域時(shí)，必須加大超前支護(hù)的強(qiáng)度，一般是將單體液壓支柱的支護(hù)密度加倍，以此來(lái)保證對(duì)工作面頂板有足夠的支撐力，以免壓死液壓支架。支護(hù)的密度并不是固定的，需要根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的液壓支架的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，如果發(fā)現(xiàn)液壓支架的壓力過(guò)大，要及時(shí)停止回采，找出存在的問(wèn)題并解決。通常情況下，單體液壓支柱的排距在1m左右，柱間距在1.5m左右。
2過(guò)空巷的安全技術(shù)管理
2.1控制過(guò)空巷時(shí)的回采速度
雖然已經(jīng)對(duì)空巷采取了一些支護(hù)措施，但是并不能保證回采安全。這是因?yàn)榛夭蓵r(shí)支承壓力的集中系數(shù)與回采速度還存在一定的關(guān)系，回采速度越大，支承壓力的系數(shù)越大，回采的安全性也就越差。回采速度慢時(shí)，雖然可以保證生產(chǎn)安全，但不利于快速通過(guò)空巷，影響了生產(chǎn)效率。因此，要根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的回采速度。選擇回采速度的參考標(biāo)準(zhǔn)就是監(jiān)測(cè)液壓支架的壓力，當(dāng)液壓支架壓力較大時(shí)，要適當(dāng)減慢回采速度；當(dāng)液壓支架的壓力與工作阻力相差較大時(shí)，可以適當(dāng)加快回采速度[4]。
2.2做好通風(fēng)安全管理
當(dāng)工作面推進(jìn)到與空巷的距離比較近，10～20m的位置時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，重新進(jìn)行通風(fēng)規(guī)劃。通風(fēng)規(guī)劃中的重要內(nèi)容是要關(guān)注空巷中的瓦斯排放問(wèn)題，保證工作面通過(guò)空巷時(shí)瓦斯不會(huì)超標(biāo)。這就要求充分估算空巷中的瓦斯量和巷道中的風(fēng)量。如果在估算后發(fā)現(xiàn)風(fēng)量不能滿足作業(yè)要求時(shí)，應(yīng)該禁止進(jìn)行回采作業(yè)，以免引發(fā)安全事故。在回采過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)存在瓦斯涌出量異常的情況，應(yīng)該立即停止作業(yè)，將所有人撤離到工作面以外，待瓦斯恢復(fù)正常且查明情況后，方可繼續(xù)進(jìn)行下一步作業(yè)。
2.3做好回采過(guò)程中的頂板管理
當(dāng)工作面靠近空巷時(shí)，要進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，保證空巷內(nèi)部以及周?chē)夭上锏赖姆€(wěn)定性。為了確認(rèn)空巷周?chē)膽?yīng)力情況，一般采用鉆眼法進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)，需要關(guān)閉回采設(shè)備，設(shè)置好安全警戒，待確認(rèn)安全后方可繼續(xù)施工。在回采工作面貫通空巷后，要確保液壓支架、支護(hù)、刮板輸送機(jī)符合“三直一平”的基本布置要求?？紤]到空巷的頂板可能比較破碎，需要及時(shí)進(jìn)行移架作業(yè)。與此同時(shí)，還可以通過(guò)敲幫問(wèn)頂?shù)姆绞絹?lái)確定巖層的完整情況。在工作面通過(guò)空巷10m后，可以適當(dāng)降低超前支護(hù)的強(qiáng)度。在空巷進(jìn)行支護(hù)或撤柱時(shí)，要遵循以下幾點(diǎn)：a)工人應(yīng)該嚴(yán)格遵守煤礦作業(yè)制度，保證操作準(zhǔn)確無(wú)誤；b)工作面與空巷貫通后，對(duì)空巷進(jìn)行作業(yè)時(shí)，需要關(guān)閉相應(yīng)的回采設(shè)備，不得私自啟動(dòng)回采設(shè)備，以免出現(xiàn)安全問(wèn)題；c)要確保作業(yè)安全，嚴(yán)禁在空頂情況下作業(yè)或長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，要保證支架位移的合理性，之后再由工作人員做好安全措施，手持電纜跨入工作區(qū)域內(nèi)完成作業(yè)；d)距離空巷5m作業(yè)時(shí)，要確定工作區(qū)域巷道頂板的完整性，這可以通過(guò)敲幫問(wèn)頂來(lái)完成。
3結(jié)語(yǔ)
當(dāng)回采工作面中存在空巷時(shí)，會(huì)嚴(yán)重威脅工作面的回采安全，因此，必須采取有效的措施來(lái)保證工作面的回采。一種方式是在回采工作面過(guò)空巷時(shí)對(duì)空巷進(jìn)行充填，這種方式不會(huì)影響到工作面的正常回采速度，操作起來(lái)十分簡(jiǎn)便，但需要考慮支護(hù)成本；另一種方式就是對(duì)空巷進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，這種支護(hù)技術(shù)主要是采用金屬網(wǎng)、鉸接梁和單體液壓支柱來(lái)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，具有支護(hù)強(qiáng)度高、成本低的特點(diǎn)，但支護(hù)效率非常低，影響了工作面的正常回采速度。除了空巷區(qū)域加強(qiáng)支護(hù)以外，還應(yīng)該做好空巷回采時(shí)的安全管理，主要有控制過(guò)空巷時(shí)的回采速度、做好通風(fēng)安全管理以及做好回采過(guò)程中的頂板管理。
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［2］賈常忠，郭海亮.大采高綜采工作面過(guò)空巷施工實(shí)踐［J］.能源技術(shù)與管理，2019，44(1)：106-108.
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［4］郭佰壯.綜采工作面過(guò)空巷的技術(shù)研究［J］.山西煤炭，2010，30(9)：52-55.
作者：賈晉雷 單位：晉能集團(tuán)晉城有限公司