恒阻錨索支護+雙向聚能爆破預裂切頂卸壓技術在沿空留巷工程中的研究與實施

摘 要：礦井為深入貫徹落實上級各項關于加強巷道留巷質量管理安全生產文件精神，抓好回采工作面下巷沿空留巷施工質量過程管控，同時為確保沿空留巷工作的順利開展，采用以“恒阻錨索支護+雙向聚能爆破預裂切頂卸壓技術”為主體的實施方案，通過超前預裂切縫爆破，在局部范圍切斷工作面頂板應力傳遞，減弱巷道頂板壓力;利用恒阻錨索補強加固，控制頂板下沉，使所留巷道圍巖能夠最大限度地發揮自身承載作用，減少巷道變形，保證留巷效果。

關鍵詞：礦井;工作面;留巷;錨索;爆破預裂切頂

一、新技術沿空留巷工程具體實施

（一）預留巷頂板加強支護

1.采用單體液壓支柱配合“兩列恒阻錨索+π型鋼+菱形網”支護頂板。第一列恒阻錨索距原巷道靠上幫兩排錨索中間位置，排距1200mm，鉛垂方向布置;第二列恒阻錨索距第一列恒阻錨索1600mm，排距1200mm，鉛垂方向布置。恒阻大變形錨索直徑取為22mm，長度取為11300mm，恒阻器長500mm，外徑79mm，最大允許變形量350mm，恒阻值為30±2t，錨固力不小于200KN。由于恒阻錨索為鉛垂方向布置，巷道頂板與水平夾角在18°左右。

2.為保證恒阻錨索受力均勻，保證錨索不受托盤傾斜而產生的剪切力破壞，根據頂板傾角情況，在錨索托盤與鋼帶中間增加楔形木墊板，保證錨索托盤與錨索之間不產生剪切力，保證錨索支護效果。

3.留巷工作面超前支護按照礦壓觀測影響范圍和采煤超前支護有關規定執行，但不低于30m。

（二）雙向聚能爆破預裂切頂

1.預裂切縫深度計算

預裂切縫深度（H 縫）臨界設計公式如下：

H 縫=（H 煤-ΔH1-ΔH2）/（K-1）

式中ΔH1：頂板下沉量，m;ΔH2：底臌量，m;K：碎脹系數，1.3-1.5;

參照計算方式：根據頂板巖性，設計 K 為 1.3，根據煤層實際揭露情況，在不考慮底鼓及頂板下沉的情況下，取工作面采高最大值計算垂直切縫深度。孔深原則上不低于 15m。

2.切縫孔布置在巷道上幫與頂板夾角處，一條線布置，一般與鉛垂方向夾角 10°，切縫孔間距為600mm。

3.使用風鉆與錨索鉆機施工，在施工前，先在施工范圍內采用激光指向儀進行定向（或拉線布置），確保切縫孔夾角為 10°。切頂眼拉線施工，角度一致，形成切頂面。超前采煤工作面施工切縫孔的距離不低于150m。

4.雙向聚能管外徑為 42mm，內徑為 36.5mm，管長 1500mm。結合礦井實際情況，聚能爆破采用二級煤礦許用水膠炸藥，炸藥規格為 φ27×350mm/卷，單個藥卷質量 240g，爆破孔口采用炮泥封孔，切縫深度為15m，裝藥結構1-1-1-1-1（5 個雷管、5 卷炸藥），封泥長度3.8m。一次裝藥、一次起爆，串聯聯線，一次拉炮斷頂長度不應超過 5m，預裂爆破超前工作面不低于75m。留巷現場要配備切縫孔深度、角度測量工具。

（三）架后留巷被動支護

1.架后留巷內臨時支護沿傾向采用“單體液壓支柱+π型鋼”一梁三柱聯合支護形式加強控制頂板。采用單體液壓支柱配合桁架梁對頂板進行加強支護，靠上幫（切頂縫側）施工一排戧柱（同上幫封閉及擋矸支護設計），同時再施工兩排單體液壓支柱，分別距36#U型鋼距離為500mm、1500mm，柱距2400mm。支設單體時配合使用φ300mm的鐵鞋，并支設在硬底上。

（四）架后造幫側支護

1.造幫側采用“菱形網+阻燃涂覆布+鋼筋網+U 型鋼”的方式隔離采空區。沿采空區先敷設 1 層菱形網，再敷設2層阻燃涂覆布，阻燃涂覆布壓茬搭接至少 200mm，再敷設一層鋼筋網，最后支設可縮性 U 型鋼支柱，U 型鋼支柱支設間距 600mm。

2.造幫側使用兩節可伸縮 36#U 型鋼上下搭接，單根長3.5m（根據上幫高度適當調整），使用4副搭接板連接，上下端距U型鋼搭接點100mm，U型鋼搭接長度不小于2m。U型鋼支柱頂端位于切縫孔處，斜支采用單體液壓支柱配合桁架梁，防止U型鋼頂端外移，單體支柱沿走向布置，柱排距均為2.4m。U型鋼底端應挖300mm柱窩，確保接實硬底，采用底角錨桿配合M異型鋼梁（或底角錨桿直接施工在U型鋼上）防止U型鋼底端外移。U型鋼棚按照迎山角5°支設。

（五）留巷噴涂密閉材料

沿空留巷巷道變形穩定區必須采取防止巷道與采空區之間漏風的措施。要隨留巷隨噴涂密閉封堵材料，滯后工作面不大于300m，防止有毒有害氣體泄漏和新鮮空氣進入采空區導致煤層自燃。留巷段每隔 300m 或根據實際情況調整距離建立一道密閉墻。

（六）加強沿空留巷礦壓觀測

1.頂板離層監測儀每隔50m安設一組，安裝由留巷始點至停采位置，對巷道頂板穩定狀況進行監測。隨工作面推進，每隔15m布置一組“十”字測點，對巷道寬度、巷中高度相對變形量進行觀測。

二、嚴格留巷質量驗收流程

1.沿空留巷超前補強支護及爆破預切頂的施工質量，納入綜采工區統一管理與考核。跟班人員或驗收員負責對當班施工的錨索質量進行驗收，驗收內容包括檢測位置、排距、外露長度、漲緊力，將驗收結果記錄在冊并簽字確認，以及施工的切縫孔質量進行驗收，驗收內容包括檢測位置、孔深、間距、角度，將驗收結果記錄在冊并簽字確認，不合格的必須當班整改。

2.驗收員負責填寫每班的沿空留巷原始施工記錄，要求寫清當班施工工作量及對當班支設的U型鋼棚、π型鋼及單體支柱等檢查的問題，并做好交接班工作。

3.每月5日、15日、25日，由技術副區長對沿空留巷的施工質量進行檢查驗收，由專業組織對沿空留巷施工質量進行月度驗收，現場驗收中，要隨機抽取不少于5組檢測測點，重點檢查留巷穩定區域的斷面、單體初撐力、連網質量、錨索施工質量以及U型鋼梁、鉸接頂梁的支設情況，根據檢查情況填寫月度檢查評分表，驗收得分90分以上為優良品，驗收得分80—89分為合格品，驗收得分80分以下為不合格品，考核責任單位，并聯責單位負責人，并分析原因并制定整改措施。

結束語

長城六號礦業有限公司在采煤工作面下巷采用以“恒阻錨索支護+雙向聚能爆破預裂切頂卸壓技術”的沿空留巷。沿空留巷可以最大限度回收資源，避免煤體損失;同時避免了煤柱留設，而形成壓力集中區，留巷待壓力穩定后進行快速修復就可以正常安裝工作面進行生產，空留巷比新掘進巷道的經濟效益也十分可觀，推廣價值很高，也保證了礦井的正常生產接續。

作者簡介：王風強（1984-）男，漢族，山東新泰人，2009年畢業于太原理工大學，現任新礦集團內蒙能源長城六礦安全副總工程師。