杉木樹煤礦切頂卸壓沿空成巷無煤柱開采技術應用研究

黃子明 黃光平 周軍 楊旭

摘 要：結合杉木樹煤礦B4上保護層煤層地質情況，進行切頂卸壓沿空成巷無煤柱開采技術應用研究，通過反復現場工業性試驗，對聚能爆破相關參數、聚能裝置安裝方式等進行優化，形成了適合杉木樹煤礦地質條件的沿空切頂成巷技術。通過研究，解決了杉木樹煤礦萬噸掘進率高、采掘接續緊張、保護層開采速度慢等問題，提高了礦井資源回收率。

關鍵詞：聚能爆破 切頂卸壓 沿空成巷 無煤柱開采技術

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-00-02

雙向聚能拉張成型爆破技術主要是借助雙向聚能裝置實現在設定斷裂方向產生拉應力集中，利用該集中應力斷裂巖體。其實質是通過雙向聚能裝置導向和抑制作用，對爆轟產物產生雙向聚能效應，使非設定方向上的圍巖均勻抗壓，而設定的兩個方向上集中受拉，在張應力的作用下實現巖體的定向斷裂。

近年來，該項爆破技術被用于煤礦井下沿空成巷無煤柱開采技術中，通過采用雙向聚能爆破對采煤工作面的回采巷道頂板進行切縫，輔以其他支護手段實現沿空成巷無煤柱開采。切頂卸壓沿空成巷無煤柱開采技術是對采煤工作面沿空巷道頂板實施超前預裂，切斷沿空巷道頂板與采場直接頂、基本頂的聯系，對沿空巷道頂板輔以其他支護手段，在周期來壓作用下采場頂板沿預裂面切落形成巷幫，隔斷采空區并支撐上位移動巖層，改善巷道圍巖應力環境，將巷道圍巖應力集中轉移到深部，實現巷道穩定。

由中國礦業大學（北京）和川煤芙蓉公司白皎煤礦共同完成的“煤礦切頂卸壓沿空成巷無煤柱開采關鍵技術研究”課題，獲2011年度四川省科技進步一等獎，該技術已獲發明專利3項。為加快工作面布置和提高保護層的開采速度，杉木樹煤礦從2011年12月開始，進行煤礦切頂卸壓沿空成巷無煤柱開采關鍵技術應用研究，最終形成了適合該礦地質條件的切頂卸壓沿空成巷無煤柱開采技術。

1 試驗地點概況

N3031-1工作面采高1.2～1.5 m，上行采序，風巷留巷，風巷寬3.4 m、高2.3 m，支護方式為“錨+梁+噴”；留巷后作為N3051工作面機巷，N3051工作面邊切眼、風巷已形成，故為Y型通風方式。B4上保護層煤層瓦斯含量低，煤層頂板脆性好、隨采隨垮，切頂成巷條件好，利于實施，但后期隨開采推進、工作面漏風半徑增大，可能會受被保護煤層B3+4卸壓瓦斯影響。

2 工業性試驗及效果分析

2.1 施工組織管理

N3031-1薄煤層綜采工作面作業方式采用“三·八”作業制，早班切頂爆破及錨索張拉、施工錨索、回轍垮落穩定段的液壓單體支柱及鉸接頂梁和設備檢修等；中、夜班施工切頂卸壓炮孔、工作面割煤及推鎦移架、支設工字鋼點柱及掛擋矸網、支設液壓單體支柱及鉸接頂梁；若通風無法解決沿空巷道內的卸壓瓦斯，則可按工作面推進度在早班對新形成的巷幫進行噴漿處理，否則可在下一工作面巷道整治期間視采空區串矸情況考慮是否噴漿。

2.2 切頂卸壓沿空成巷支護設計

2.3 雙向聚能爆破參數設計

雙向聚能爆破孔布置按離巷道中線1.6 m、靠近工作面側、鉛垂頂板布置，一次起爆3個孔，使用Ф42三翼風鉆頭施工，間距0.5 m，孔深為采煤工作面采高的2.5～3.5倍，即炮孔設計深度為4 m。

2.4 雙向聚能爆破裝置制作

切頂卸壓沿空成巷雙向聚能爆破是通過雙向聚能裝置在巷道走向方向上的聚能作用實現頂板定向預裂，其實質是通過聚能裝置使爆轟產物在聚能管孔壁非設定方向上產生均勻壓力，而在設定的兩個方向上產生集中拉力，實現頂板定向拉張斷裂成線。

在進行聚能爆破管安裝時，首先將長1.3 m的爆破管送入孔內，待未完全送入孔內時，用事先準備好的長10 cm的14#鉛絲對穿雙向聚能孔，確保兩端外露長度相等且向下折彎。然后用聚能爆破管安裝裝置的連接段裝入聚能爆破管，使裝置卡口卡住鉛絲，繼續將聚能爆破管往孔內送，在此過程連接延長段、調節段直至將聚能爆破管送入孔底，旋轉調節手柄（導向器）使其與巷道走向（切縫方向）平行，完成對雙向聚能爆破管徑向方向的調整，撤出爆破管安裝裝置進行第二段爆破管安裝。

2.6 試驗效果分析

3 結語

杉木樹煤礦在B4上保護層成功實施切頂卸壓沿空成巷無煤柱開采技術，增加了工作面斜長及原煤產量，減少巷道掘進、加快工作面布置速度，保障了礦井生產接續；取消區段隔離煤柱，B4上保護層得到充分回采，使被保護層B3+4煤層頂板壓力、瓦斯得以有效釋放，不因在B4上留有煤柱而形成壓力集中區，為B3+4突出煤層的安全開采創造了條件。

參考文獻

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