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(xiàn)場應用，實現(xiàn)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(huán)節(jié)，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(wěn)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(qū)基本頂聯(lián)系，從而實現(xiàn)采空區(qū)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(wěn)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?guī)r、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(qū)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(xù)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(qū)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(wěn)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(wěn)定巖層內?？紤]到3號煤層頂板結構、巷道原有支護參數(shù)，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(qū)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(shù)應結合巷道頂板巖層情況制定，確保爆破后采空區(qū)上覆巖層可沿著切頂線下沉的同時割斷采空區(qū)與留巷段巷道上覆基本頂巖層。具體切頂爆破技術參數(shù)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(guī)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?？變鹊拿慷嗡幘砭捎命S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(jié)水炮泥（單節(jié)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(qū)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(xù)使用需要。切頂留巷段距離采面100m以后，圍巖變形量整體穩(wěn)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(wěn)定并確保采空區(qū)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(qū)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(xiàn)場應用后，留巷段內頂?shù)装逡约跋飵妥冃瘟烤^小，可滿足巷道后續(xù)使用需要。

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