綜采工作面切頂卸壓沿空留巷技術的應用

張慧龍

【摘 要】 為提升煤炭回采效率，文章以1304綜采工作面為工程研究對象，對切頂卸壓留巷技術展開研究，詳細設計了超前支護、切頂卸壓以及滯后支護技術方案，并進行現場應用，實現了留巷巷道圍巖的有效控制。研究結果表明：高強恒阻錨索超前支護是切頂卸壓留巷工作的必要環節，恒阻錨索長度應高于切頂高度2m以上，可降低切頂卸壓對留巷巷道頂板穩定性影響;對切頂爆破孔進行詳細設計，切頂高度12m時可割斷巷道與采空區基本頂聯系，從而實現采空區頂板沿切頂線垮落;在采面后方采用單體、π型鋼構成的邁步式抬棚+密集單體及U型鋼擋矸+液壓抬棚支護方式可確定頂板穩定。研究成果可為其他礦井切頂卸壓留巷工作開展提供借鑒。

【關鍵詞】 沿空留巷;切頂卸壓;恒阻錨索;抬棚支護

沿空留巷技術由于可少掘一條巷道，顯著提升巷道掘進效率，在煤礦井下應用逐漸廣泛。文中就對切頂卸壓沿空留巷技術在礦井中應用展開闡述，以期能為其他礦井沿空留巷工作開展提供一定借鑒。

1 工程概況

1304綜采工作面開采3號煤層，埋深平均450m，煤厚4.09m，平均12°。采面設計推進距離1205m、斜長220m。3號煤層頂板以石灰巖、砂質泥巖為主，具體巖性見圖1。

13041巷為采面材料巷，沿3號煤底板掘進，梯形斷面（面積16.3m2），頂板用金屬網+螺紋鋼錨桿（φ18mm×1800mm、間排距均為1000mm）支護，每排6根;巷幫用塑料網+玻璃鋼錨桿（φ16mm×1600mm、間排距：1000mm×800mm）支護。

2切頂留巷技術方案

礦井采用切頂卸壓留巷方式保留13041為鄰近1306巷服務，根據1304綜采工作面實際情況，具體留巷工作可分為下述幾個主要步驟：

采用恒阻錨索對留巷巷道頂板進行補強加固;對采空區至超前留巷段頂板采用深孔預裂方式進行切頂，從而在巷旁形成連續的切頂線;回采工作面正常推進;采面回采后利用單體、工字鋼構成邁步式抬棚對頂板巖層進行補強支護;采面周期來壓時，采空區頂板沿著預先施工的切頂縫垮落，形成留巷巷幫;對沿空留巷段進行礦壓觀測，并適時撤掉補強支護，形成留巷。

2.1恒阻錨索補強加固

為了確保切頂以及采面周期來壓期間巷道頂板巖層穩定，在切頂前用恒阻錨索補強頂板。一般錨索的支護高低應交超過切頂高度2m以上，且錨固端應處于穩定巖層內。考慮到3號煤層頂板結構、巷道原有支護參數，最終選擇的恒阻錨索長度為14.3m。具體在巷道頂板上布置2排恒阻錨索，一排恒阻錨索與采空區幫相距500mm（與切頂鉆孔開孔位置間距400mm），排距為1000mm，并采用W鋼帶（3000mm×300mm×5mm）連接;第二排恒阻錨索沿中線布置，排距2000mm，具體恒阻錨索布置見圖2。

2.2切頂卸壓

采用的切頂卸壓技術參數應結合巷道頂板巖層情況制定，確保爆破后采空區上覆巖層可沿著切頂線下沉的同時割斷采空區與留巷段巷道上覆基本頂巖層。具體切頂爆破技術參數為：

切頂爆破鉆孔孔徑、間距以及孔深分別為40mm、400mm、12000mm。切頂爆破鉆孔與巷道頂板呈6°夾角，爆破炸藥為150g/卷、規格φ30×200mm，單孔裝藥量為2500g。

孔內選用正向不耦合裝藥結構。每個切頂爆破孔內均布置3段PE管從而便于裝藥，其中第一段PE管底部裝入尖頭木鍥塞。為確保爆破孔內炸藥均可引爆，每個爆破孔均采用1根導爆索、2根延時電雷管引爆，導爆索直插至爆破孔最頂端藥卷內，1根延時電雷管插至與最頂端藥卷相鄰近的藥卷內，1根電雷管插至孔口位置的藥卷內。孔內的每段藥卷均采用黃爆泥分割，具體切頂爆破孔裝藥結構見圖3。

切頂爆破孔封孔深度為4500mm，結構為炮泥+水炮泥+炮泥。封孔時先在孔內裝入400mm炮泥，后裝入4節水炮泥（單節長度200mm），最后再填入3300mm炮泥。封孔時每段炮泥均應壓實緊密。

鉆孔采用ZQJJ.200/1.8Q氣動鉆機施工，孔內炸藥裝填完成且封孔后，采用型號FMB.200起爆器起爆，每次起爆4～6個孔。

2.3留巷段補強支護

在采面推進后方的留巷段采用單體、π型鋼構成的邁步式抬棚+密集單體及U型鋼擋矸+液壓抬棚支護方式，具體留巷段補強支護設計見圖4。

單體、π型鋼（長4200mm）按一梁四柱結構組成邁步式抬棚;在邁步式抬棚前方采用密集單體及U型鋼擋矸，安裝時應緊貼切頂落幫，單體、U型鋼間隔均為550mm，在貼近單體一側掛設柔性纖維網，并應確保柔性纖維網與頂板金屬網間有200mm以上的搭接距離;在靠近采面位置用液壓抬棚支護，頂梁長度3200mm、底座寬度720mm，緊隨采面安設，與采空區幫間距為1600mm，液壓抬棚應具備足夠的支撐力，若采面后方距離過小，無法安裝液壓抬棚時則采用邁步式抬棚支護。

3留巷效果分析

為了掌握留巷情況，從采面留巷位置起即對留巷巷道圍巖變形進行觀測，具體觀測結果以及實際情況見圖5。

在留巷期間巷道圍巖變形量整體較小，其中頂板下沉量介于72～123mm，均值為97.5mm;巷幫變形量介于185～256mm，均值為220.5mm，圍巖變形量整體較小。巷道圍巖收斂后的斷面尺寸仍可滿足巷道后續使用需要。切頂留巷段距離采面100m以后，圍巖變形量整體穩定。

4總結

切頂卸壓沿空留巷技術應用關鍵是留巷段頂板穩定并確保采空區頂板覆巖沿著切頂線垮落，為了解決上述問題，文中提出采用恒阻錨索對留巷段頂板進行補強支護，且錨索長度較切頂高度高2m以上，可有效避免切頂孔爆破對錨索支護產生影響。

根據采面實際情況，提出具體的切頂爆破技術方案，并詳細對爆破孔裝藥結構以及封孔方式進行闡述;為降低采面后方采空區頂板垮落對留巷段頂板及巷幫造成的影響，提出采用邁步式抬棚+密集單體及U型鋼擋矸+液壓抬棚支護進行補強支護。現場應用后，留巷段內頂底板以及巷幫變形量均較小，可滿足巷道后續使用需要。

【參考文獻】

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