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摘要：综采工作面过老巷一直是煤矿开采中未能很好解决的技术难题，特别是综采工作面通过已经发生大范围的片帮、冒顶的老巷更加困难。当工作面推进到老巷附近时，由于巷道原有支护难以承受工作面超前支承压力而导致巷道顶板垮落，甚至发生基本顶断裂，引起煤壁片帮，使工作面不能正常推进。庞庄煤矿-620上山煤柱工作面过已冒落的顶板老硐，根据对超高水材料充填体抗压强度的分析及相关充填工程实践的研究，结合-620上山煤柱工作面现场实际情况，制定了采用超高水材料的充填工艺过顶板老硐方案，通过现场实践证明该方法安全可靠，经济简单，为工作面安全高效过已冒落的顶板老硐提供了较好的技术支持。
关键词：顶板老硐 冒落 充填工艺 安全高效
庞庄煤矿庞庄井经过40a的开采，矿井资源枯竭，为了多回收资源，延长矿井服务年限，在矿井收缩期生产中，对采取煤柱、边角残煤实施回收。此类资源生产条件复杂，工作面需过错综复杂的老硐，如采取措施不当或不及时，会造成大面积冒顶、压死支架、垮面等事故，给安全生产带来很多困难和隐患。为了防止压死支架、垮面事故，在回采-620m西二采区7煤煤柱工作面时，经过认真分析和研究，提出了过老硐的控制对策，获得了预期效果。
1 工作面状况
庞庄井-620m西二采区7煤煤柱工作面，走向长475m，平均倾向长152m。两侧均为采空区。该面总体为一单斜构造，每层倾斜5～15度，平均8度。该面处于井田深部，为采区孤岛煤柱，裂隙发育。工作面内老巷道错综复杂，共有老巷道12条，其中有5条本层老硐、2条穿层老硐、4条顶板老硐以及1条底板老硐。如何安全过老硐，是该面顶板管理的技术难点和重点。
2 技术原理
2.1 超高水材料充填冒落区域理论原理 采用超高水材料充填空巷新技术，使得垮落空间的顶板及两帮得到有效支护。工作面过空巷时，采煤机像采煤一样直接切割充填体，上部充填体成为直接顶。由超高水材料固结形成的充填体具有较大的承载能力，能够支撑基本顶，同时传递液压支架支护阻力，保持充填体墙壁及顶板完整。充填体具有较好的变形特性，受到超前支承压力作用时，能适量变形从而让压，防止充填体发生片帮、冒顶。超高水材料制成的充填浆液具有很强的流动性和渗透性，浆液经挤压渗透到围岩纵横交错的裂隙中并固结后，呈层状、网状、脉状分布，在围岩中形成网络骨架结构，构成围岩复合结构。在围岩浅部，浆液固结体呈薄厚不一的片状或条状，几乎可相互连通形成网络骨架，形成网络骨架的超高水速凝材料的抗压强度不一定比围岩大，但超高水速凝材料固结体具有良好的韧性和粘结性，能将破碎围岩粘结成整体，阻止围岩进一步片帮或冒落。超高水材料充填冒落空巷的原理如图1所示。
超高水材料相对于高水速凝材料来说水含量进一步加大，充填成本进一步降低，其在庞庄矿-620上山煤柱工作面的成功实施，可以解决庞庄煤矿综采工作面顺利通过空巷的问题。
2.2 具体操作方法 从巷道待充填区域的高处开始向低处充填，由于浆液的重力作用，浆液由高处流淌到低处，随着充填工作的不断推进，充填浆体液面不断上升，逐渐将底部巷道充填密实，并将部分冒落下来的矸石（若存在）胶结起来，同时浆液也会渗透到各种裂缝中，形成整体支撑上覆岩层的充填胶结承载体。
2.3 该方法的优点 ①不需要对巷道进行额外的加固和维护，减少工作量，降低维护巷道的成本；②充填工艺简单，人员需求少，易于组织与管理；③不控制直接顶，人员作业安全，充填过程安全可靠。
3 充填泵站设计及设备管路选择
3.1 充填泵站选址及设计 泵站的主要作用是建立超高水材料的浆液生产系统，将A、B两种主料配合外加剂制成A、B两种浆液，然后通过双液充填泵经管路分别输送至充填区域，在即将到达待充区域之前将两种浆液混合，最后将混合浆液输送到待充区域，混合浆液迅速凝固，并能胶结巷道各种破碎矸石，最终充满空巷。充填泵站位置的选择应遵循下列原则：便于施工；离充填地点较近；不影响工作面正常生产；运料方便；有充足的水源；具有良好的通风条件。经过现场调研，并与庞庄矿有关技术和管理人员讨论，确定充填泵站选址在-520小湖系车场巷道与贯通石门巷道的连接处。
充填泵站具体布置设计详见图2所示。
说明：
①泵站储料平台大小应能放置两到三天使用的充填材料。为使材料保持干燥，平台应铺垫木板。若顶板淋水，要挂防水塑料布。A、B、AA、BB四种材料不能混放，应分别堆放。运料矿车应能进入储料平台旁，以减轻工人装卸强度。②充填泵供水能力应不低于160m3/h，以保障给搅拌桶加水，确保充填工作连续进行。③泵站供电要满足，电压1140/660V。④泵站与充填点间要建立电话联络系统。
3.2 注浆泵型号确定及管路选择 由于充填要求进度较快，因此确定需要额定能力为700L/min的ZBYSB型煤矿用液压注浆泵，单浆管的额定流量为350L/min。搅拌桶内径约为1.05m，高为1.2m，体积约为1m3，实际制得浆液容积按照0.75m3考虑。
为了及时注水制浆，注水、投料和搅拌的时间按照4min考虑，供水应能在1min内注满搅拌桶，从而留出足够时间进行投料和搅拌等作业，按照充填能力，供水能力至少达到160m3/h（2.67m3/min）以上。
按照超高水速凝材料浆液流速为2.2m/s估算，需要两路单浆管内径为2.05英寸（51.97mm）的无缝钢管和高压胶管，两路单浆管的长度根据泵站与待充填空巷的距离确定。两路高压胶管主要是连接拐弯处的无缝钢管，具体长度需要视实际情况确定。无缝钢管的型号规格暂定为外径57mm，壁厚3mm；为了能够让混合浆液充分混合，混浆管的长度为70m～80m。确定需要内径为2.9英寸（73.5mm）的弹簧管作为混合管。混合管也即是注浆管，在注浆充填空巷前，需要事先固定在空巷的最高位置。
4 注浆充填工艺设计
在进行注浆充填前，需要事先把注浆管（混合管）固定在待充填冒落的最高端，然后再冒落去外围砌筑隔离墙。隔离墙可用加气混凝土块砌筑，顶部和两侧应伸入煤帮稳定处。充满浆液后，隔离墙需要承受浆液的压力，因此隔离墙要有一定的抗压强度。隔离墙的砌筑高度可根据充填进度进行调整。
为增大充填混合液的流动性，使充填材料能充分流动到冒落带的整片区域，充填比例调至97%。施工时人员严禁进入冒落区域，人员应站在顶板完好处将管路慢慢伸直冒落最高位置并固定牢固。
初始充填时可先砌筑一半巷道高度的隔离墙，随着充填的进行再继续加高，这样有利于观察巷内充填情况，对于出现的不利因素可及时制定措施进行处理。
5 效果分析
①注浆填充固结效果良好，浆液在岩体中充填密实，胶结牢固，固结强度达到预期要求。②施工部对注浆地段进行为期六个月的巷道收敛检测，发现该地段巷道收敛效果显著，且固结效果稳定。截至目前，注浆填充巷道基本完好，经观测无一开缝或剥落现象出现。
6 结论
庞庄煤矿-620上山煤柱工作面过已冒落的顶板老硐，根据对超高水材料充填体抗压强度的分析及相关充填工程实践的研究，结合-620上山煤柱工作面现场实际情况，制定了采用超高水材料的充填工艺过顶板老硐方案，通过现场实践证明该方法安全可靠，经济简单，为工作面安全高效过已冒落的顶板老硐提供了较好的技术支持。
参考文献：
[1]刘迎春.综采面回采巷道矿压规律显现分析研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（11）.
[2]杨红旗，王振.综采面切眼锚网、锚索支护技术及施工工艺[J].价值工程，2011（13）.
[3]雷林林.切眼锚带网索支护技术应用[J].水力采煤与管道运输，2011（01）.
关键词：顶板老硐 冒落 充填工艺 安全高效
庞庄煤矿庞庄井经过40a的开采，矿井资源枯竭，为了多回收资源，延长矿井服务年限，在矿井收缩期生产中，对采取煤柱、边角残煤实施回收。此类资源生产条件复杂，工作面需过错综复杂的老硐，如采取措施不当或不及时，会造成大面积冒顶、压死支架、垮面等事故，给安全生产带来很多困难和隐患。为了防止压死支架、垮面事故，在回采-620m西二采区7煤煤柱工作面时，经过认真分析和研究，提出了过老硐的控制对策，获得了预期效果。
1 工作面状况
庞庄井-620m西二采区7煤煤柱工作面，走向长475m，平均倾向长152m。两侧均为采空区。该面总体为一单斜构造，每层倾斜5～15度，平均8度。该面处于井田深部，为采区孤岛煤柱，裂隙发育。工作面内老巷道错综复杂，共有老巷道12条，其中有5条本层老硐、2条穿层老硐、4条顶板老硐以及1条底板老硐。如何安全过老硐，是该面顶板管理的技术难点和重点。
2 技术原理
2.1 超高水材料充填冒落区域理论原理 采用超高水材料充填空巷新技术，使得垮落空间的顶板及两帮得到有效支护。工作面过空巷时，采煤机像采煤一样直接切割充填体，上部充填体成为直接顶。由超高水材料固结形成的充填体具有较大的承载能力，能够支撑基本顶，同时传递液压支架支护阻力，保持充填体墙壁及顶板完整。充填体具有较好的变形特性，受到超前支承压力作用时，能适量变形从而让压，防止充填体发生片帮、冒顶。超高水材料制成的充填浆液具有很强的流动性和渗透性，浆液经挤压渗透到围岩纵横交错的裂隙中并固结后，呈层状、网状、脉状分布，在围岩中形成网络骨架结构，构成围岩复合结构。在围岩浅部，浆液固结体呈薄厚不一的片状或条状，几乎可相互连通形成网络骨架，形成网络骨架的超高水速凝材料的抗压强度不一定比围岩大，但超高水速凝材料固结体具有良好的韧性和粘结性，能将破碎围岩粘结成整体，阻止围岩进一步片帮或冒落。超高水材料充填冒落空巷的原理如图1所示。
超高水材料相对于高水速凝材料来说水含量进一步加大，充填成本进一步降低，其在庞庄矿-620上山煤柱工作面的成功实施，可以解决庞庄煤矿综采工作面顺利通过空巷的问题。
2.2 具体操作方法 从巷道待充填区域的高处开始向低处充填，由于浆液的重力作用，浆液由高处流淌到低处，随着充填工作的不断推进，充填浆体液面不断上升，逐渐将底部巷道充填密实，并将部分冒落下来的矸石（若存在）胶结起来，同时浆液也会渗透到各种裂缝中，形成整体支撑上覆岩层的充填胶结承载体。
2.3 该方法的优点 ①不需要对巷道进行额外的加固和维护，减少工作量，降低维护巷道的成本；②充填工艺简单，人员需求少，易于组织与管理；③不控制直接顶，人员作业安全，充填过程安全可靠。
3 充填泵站设计及设备管路选择
3.1 充填泵站选址及设计 泵站的主要作用是建立超高水材料的浆液生产系统，将A、B两种主料配合外加剂制成A、B两种浆液，然后通过双液充填泵经管路分别输送至充填区域，在即将到达待充区域之前将两种浆液混合，最后将混合浆液输送到待充区域，混合浆液迅速凝固，并能胶结巷道各种破碎矸石，最终充满空巷。充填泵站位置的选择应遵循下列原则：便于施工；离充填地点较近；不影响工作面正常生产；运料方便；有充足的水源；具有良好的通风条件。经过现场调研，并与庞庄矿有关技术和管理人员讨论，确定充填泵站选址在-520小湖系车场巷道与贯通石门巷道的连接处。
充填泵站具体布置设计详见图2所示。
说明：
①泵站储料平台大小应能放置两到三天使用的充填材料。为使材料保持干燥，平台应铺垫木板。若顶板淋水，要挂防水塑料布。A、B、AA、BB四种材料不能混放，应分别堆放。运料矿车应能进入储料平台旁，以减轻工人装卸强度。②充填泵供水能力应不低于160m3/h，以保障给搅拌桶加水，确保充填工作连续进行。③泵站供电要满足，电压1140/660V。④泵站与充填点间要建立电话联络系统。
3.2 注浆泵型号确定及管路选择 由于充填要求进度较快，因此确定需要额定能力为700L/min的ZBYSB型煤矿用液压注浆泵，单浆管的额定流量为350L/min。搅拌桶内径约为1.05m，高为1.2m，体积约为1m3，实际制得浆液容积按照0.75m3考虑。
为了及时注水制浆，注水、投料和搅拌的时间按照4min考虑，供水应能在1min内注满搅拌桶，从而留出足够时间进行投料和搅拌等作业，按照充填能力，供水能力至少达到160m3/h（2.67m3/min）以上。
按照超高水速凝材料浆液流速为2.2m/s估算，需要两路单浆管内径为2.05英寸（51.97mm）的无缝钢管和高压胶管，两路单浆管的长度根据泵站与待充填空巷的距离确定。两路高压胶管主要是连接拐弯处的无缝钢管，具体长度需要视实际情况确定。无缝钢管的型号规格暂定为外径57mm，壁厚3mm；为了能够让混合浆液充分混合，混浆管的长度为70m～80m。确定需要内径为2.9英寸（73.5mm）的弹簧管作为混合管。混合管也即是注浆管，在注浆充填空巷前，需要事先固定在空巷的最高位置。
4 注浆充填工艺设计
在进行注浆充填前，需要事先把注浆管（混合管）固定在待充填冒落的最高端，然后再冒落去外围砌筑隔离墙。隔离墙可用加气混凝土块砌筑，顶部和两侧应伸入煤帮稳定处。充满浆液后，隔离墙需要承受浆液的压力，因此隔离墙要有一定的抗压强度。隔离墙的砌筑高度可根据充填进度进行调整。
为增大充填混合液的流动性，使充填材料能充分流动到冒落带的整片区域，充填比例调至97%。施工时人员严禁进入冒落区域，人员应站在顶板完好处将管路慢慢伸直冒落最高位置并固定牢固。
初始充填时可先砌筑一半巷道高度的隔离墙，随着充填的进行再继续加高，这样有利于观察巷内充填情况，对于出现的不利因素可及时制定措施进行处理。
5 效果分析
①注浆填充固结效果良好，浆液在岩体中充填密实，胶结牢固，固结强度达到预期要求。②施工部对注浆地段进行为期六个月的巷道收敛检测，发现该地段巷道收敛效果显著，且固结效果稳定。截至目前，注浆填充巷道基本完好，经观测无一开缝或剥落现象出现。
6 结论
庞庄煤矿-620上山煤柱工作面过已冒落的顶板老硐，根据对超高水材料充填体抗压强度的分析及相关充填工程实践的研究，结合-620上山煤柱工作面现场实际情况，制定了采用超高水材料的充填工艺过顶板老硐方案，通过现场实践证明该方法安全可靠，经济简单，为工作面安全高效过已冒落的顶板老硐提供了较好的技术支持。
参考文献：
[1]刘迎春.综采面回采巷道矿压规律显现分析研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009（11）.
[2]杨红旗，王振.综采面切眼锚网、锚索支护技术及施工工艺[J].价值工程，2011（13）.
[3]雷林林.切眼锚带网索支护技术应用[J].水力采煤与管道运输，2011（01）.