趙恩祺 馬金剛

（大同煤礦集團公司總調(diào)度室，山西 大同 037003）

切頂卸壓沿空自動成巷技術(shù)有著巨大的經(jīng)濟社會效益，具有廣闊的推廣前景。如何針對大同煤田侏羅系薄煤層典型賦存條件，從理論和現(xiàn)場實踐中探索適合這種特殊地質(zhì)條件下留巷的方法，成為了難題。本文以姜家灣煤礦8606、8608 工作面為具體工程背景，對侏羅系薄煤層的切頂卸壓沿空自動成巷進行分析，并提出相應(yīng)的對策。

1 工程概況

1.1 巷道布置情況

姜家灣8606、8608 工作面位于7#層406 盤區(qū)。8606 工作面由5606 巷、2606 巷及切眼組成，2606巷為機軌合一進風(fēng)順槽，5606 巷為回風(fēng)運料順槽；8608 工作面由5608 巷（原2606 巷）、2608 巷及切眼組成，2608 巷做為機軌合一進風(fēng)順槽，2606做為回風(fēng)運料順槽。

三條順槽均沿煤層頂板起底掘進，矩形斷面，采用錨桿、鋼帶加錨索聯(lián)合支護。8606 工作面切眼寬6m、高2m，沿煤層底板挑頂掘進，斷面呈矩形，設(shè)計長度102m，采用錨桿加錨索聯(lián)合支護。8608工作面切眼設(shè)計長度108m，巷道規(guī)格及支護形式與8606 工作面切眼相同。

1.2 煤層、地質(zhì)情況及四鄰關(guān)系

本工作面煤層屬于侏羅紀(jì)大同組7#層煤，煤層厚度0.8 ～1.46m，平均1.14m。煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，傾角0°～9°，平均4°，屬緩傾斜煤層。

（2）四鄰關(guān)系

工作面北部為305 軌、305 皮、305 回三條盤區(qū)大巷，南部為8606 工作面前期炮采采空區(qū)，西部為8604 采空區(qū)，東部為實體煤。

（3）層間關(guān)系

工作面煤層之上36m 左右為3#層刀柱采空區(qū)，煤層之上59m 左右為2#層采空區(qū)。

（4）地面位置

工作面對應(yīng)地面位置無建筑物，地表為山脊和山溝。煤層埋藏深度為228～232m 左右。回采后對地面無影響。

煤層頂?shù)装迨疽鈭D如圖1 所示。

教育學(xué)生注重數(shù)學(xué)閱讀，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，提高數(shù)學(xué)閱讀的能力。只有提高自己的數(shù)學(xué)閱讀能力，才能提高分析數(shù)學(xué)問題和解決數(shù)學(xué)問題的能力，才能輕松地進行舉一反三，觸類旁通，達到事半功倍的效果，進而把數(shù)學(xué)學(xué)好。

圖1 8606 工作面柱狀圖

1.3 煤塵、瓦斯情況

7#層煤塵具有爆炸性，自燃傾向性等級為Ⅱ類，自燃傾向性為自燃。8606 工作面煤層瓦斯，相對涌出量最大為 2.59m3/t，絕對涌出量最大為0.54m3/min，屬低瓦斯煤層。

2 切頂自動成巷技術(shù)

2.1 施工切縫孔，不采取預(yù)裂爆破原因

根據(jù)以往無煤柱開采經(jīng)驗，切縫孔垂深為采高的3.5～3.6 倍，需要進行預(yù)裂爆破，形成切頂卸壓預(yù)裂切縫線。但此次切頂自動成巷只計劃施工切縫孔，未進行預(yù)裂爆破，原因如下：

（1）姜家灣煤礦侏羅系薄煤層埋藏深度淺（228～230m）、煤層厚度?。?.3～1.5m），礦壓顯現(xiàn)較??；

（2）工作面直接頂為粉砂巖與細砂巖互層，厚度4～6m，日常開采時垮落步距一般為18m，頂板易垮落；

（3）根據(jù)姜家灣礦8-2#層301 盤區(qū)2103 巷沿空留巷的礦壓監(jiān)測記錄顯示，該礦沿空留巷的巷道位移及礦壓顯現(xiàn)均不明顯。

（4）姜家灣礦在2010～2012 年期間已經(jīng)對7#層301 盤區(qū)8125 普采工作面的5125 巷、8129 普采工作面的2129 巷、8-2#層301 盤區(qū)2103 巷進行過沿空留巷（充填式支護）試驗，效果比較理想，有著大量的實踐經(jīng)驗作保障。

2.2 切縫孔布置

（1）頂板粗錨索加固后，按設(shè)計參數(shù)施工切縫孔，沿工作面推進方向，依次按設(shè)計打孔，幫助巷道切頂。

（2）切縫孔緊貼8606 大切眼20m 內(nèi)南幫及2606 巷西幫煤墻布置，眼距為450mm，孔深5200mm，孔徑Φ50mm，與頂板呈75°夾角。切縫孔布置平面示意圖如圖2 所示。

圖2 切縫孔布置平面示意圖

2.3 錨索支護

傳統(tǒng)切頂卸壓沿空自動成巷大多數(shù)采用恒阻大變形錨桿（索）支護。該技術(shù)的最大特點為圍巖發(fā)生一定變形時，錨索會隨之發(fā)生變形，不僅圍巖的變形可得到釋放，錨索仍可保持恒定的工作阻力，實現(xiàn)圍巖的再穩(wěn)定。

巷道開挖后，由于應(yīng)力重新分布，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，產(chǎn)生一定塑性區(qū)。同時因巷道施工及地質(zhì)構(gòu)造影響降低 了原有圍巖的穩(wěn)定程度。此時，在圍巖尚未發(fā)生大變形破壞前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求安裝恒阻錨索進行支護。在圍巖出現(xiàn)大變形初期，能量較大，當(dāng)圍巖變形能超出錨索阻力范圍，恒阻體在恒阻套管內(nèi)發(fā)生滑移，以此來吸收變形能。圍巖發(fā)生大變形后，其能量得到釋放，巖體內(nèi)部應(yīng)力達到平衡。當(dāng)圍巖的變形能小于恒阻器的設(shè)計恒阻力、錨索軸力小于恒阻體與恒阻套管的摩擦阻力時，圍巖將在恒阻大變形錨索的支護作用下再次穩(wěn)定。

姜家灣礦7#層屬于侏羅系煤層，薄埋藏深度淺，頂板比較穩(wěn)定，礦壓顯現(xiàn)較小，所以此次切頂自動成巷采用粗錨索支護代替恒阻大變形錨桿（索）支護。

為了切頂期間巷道的穩(wěn)定，2606 巷沿空留巷支護采用補打錨索及配套鎖具，規(guī)格Φ21.8×8000mm，布置方式為2-1-0，排間距為1400×900mm（1800 mm），錨索孔徑Φ28mm，采用規(guī)格為300mm（長）×300mm（寬）×16mm（厚）的方鋼托板，錨索外露長度為200mm，預(yù)緊力為30t。具體補打形式：距巷道西幫0.7m 處補打第一排錨索，錨索孔與巷道頂板巖面夾角85°（偏向東側(cè)），巷中補打第二排錨索，錨索孔與巷道頂板巖面垂直。錨固劑采用mSCK2360 型，每孔2 卷。錨索支護示意圖如圖3 所示。

圖3 2606 巷粗錨索支護示意圖

2.4 動壓區(qū)加強支護

采空區(qū)側(cè)單體柱排距為600mm，間距450mm，每兩根單體配合一根0.8m 長的花邊梁，外側(cè)支設(shè)兩排單體柱，排間距為2000mm×900mm，每根單體配合一根0.8m 長的花邊梁。

2.5 擋矸支護

采用長度為2600mm18K 廢舊鐵道和鋼筋方格金屬網(wǎng)進行擋矸支護，鐵道緊挨采空區(qū)側(cè)單體柱，靠近采空區(qū)一側(cè)。金屬網(wǎng)規(guī)格為1400mm×2600mm，搭接長度200mm，采用16#鐵絲紐結(jié)，單排扣具300mm。片網(wǎng)要用雙股8#鉛絲和鐵道紐結(jié)，每根鐵道上紐結(jié)不少于3 扣，上中下各紐結(jié)1 扣。

3 效果

（1）此次切頂自動成巷未進行定向預(yù)裂爆破，而是通過理論分析和借鑒日常開采經(jīng)驗，僅設(shè)計施工了切縫孔。通過對工作面所布置的測點進行觀測，結(jié)果顯示頂板最大位移為36mm，頂板可以及時自然垮落，開采留巷期間無大的礦壓顯現(xiàn)，實際切頂成巷效果也較好，如圖4 所示。

圖4 7#層406 盤區(qū)8606 無煤柱工作面2606 沿空留巷

（2）與傳統(tǒng)切頂卸壓沿空自動成巷技術(shù)相比，此次切頂自動成巷采用錨索支護代替恒阻大變形錨桿（索）支護，通過7#層8606 無煤柱工作面的順利開采，可以證明在侏羅系薄煤層的典型賦存條件和科學(xué)合理的支護設(shè)計下，直徑21.8mm、預(yù)緊力30t 的錨索可以代替恒阻大變形錨桿（索）支護，不僅避免了材料浪費，降低了成本，而且采用的是傳統(tǒng)施工工藝，更具有推廣性。

（3）薄煤層切頂自動成巷技術(shù)在姜家灣煤礦的成功應(yīng)用不僅為該礦創(chuàng)造了經(jīng)濟效益，同時也為大同地區(qū)其他礦井薄煤層無煤柱的開采提供了可靠寶貴的依據(jù)。