麦垛山煤矿130602工作面采空区切顶卸压可靠性分析

王清虎

摘 要：在对深部矿井进行开采时，非常直接也很容易导致矿压显现强烈、应力过于集中、巷道支护难度高、维护消耗大等问题的出现。切顶卸压技术采用爆破超前预裂顶板，在采场周期来压时沿空切顶，形成对上覆基本顶岩梁的支撑结构，控制基本顶的回转和下沉变形，实现卸压，切落的顶板失去受力梁的作用。切顶卸压技术具有消除临近工作面煤体上方应力集中，减小采掘比，提高生产效率，操作简单，造价较低。本文将进行探讨及可靠性分析。本文将以麦垛山煤矿130602工作面采空区切顶卸压技术应用为例进行分析。

关键词：麦垛山；采空区；切顶卸压；顶板管理；矿压

1 技术原理及目的

通过上下巷顶板爆破，预裂顶板；在采场周期来压时沿空切顶，形成对煤柱采空侧上覆基本顶岩梁的剪切破坏，减少基本顶的悬顶面积，从而减少采空区顶板对煤柱的压力，减少采动影响对相邻巷道的应力集中和破坏，实现巷道卸压和保护的目的，减少巷道维修成本。

2 方案实施

2.1 130602工作面简介

130602工作面倾向长度250m，走向长度4748m，煤厚1.9～4.3m，采用走向后退式回采工艺，综采一次采全高采煤法，直接顶为粉砂岩，厚4.36m；老顶为砂岩，厚18.54m，直接顶普式系数3～3.5，顶板较软。日推进7m，在推进230m时，围岩应力大，130602工作面1号风巷及辅运巷出现不同程度变形。

2.2 切顶泄压方案

1）在工作面上下巷超前内沿煤柱肩窝位置向上打眼，孔深8.5m，孔径φ42mm，钻孔向采空区倾斜75°，向煤柱倾斜90°，使用液压锚杆钻机或风钻钻眼，炮眼间距2.0m。

2）使用乳化炸药，每孔装药量6节，封泥长度4.0m。装药时用厚壁塑料管前插接木棍。

3）提前在1号风巷每隔30m打设1组定向锚索束，每3根锚索1组，锚索间距600mm，靠近巷帮的锚索距离巷帮1000mm，锚索规格φ17.8×8300mm，每根锚索采用4个Z2370型药卷。

4）靠顶板右帮处布置，距离上帮1000mm，孔距3500mm，孔深6500mm，钻孔直径42mm，仰角75°，钻孔深入老顶深度1370mm。钻孔超前工作面50m施工，提前装药、将炮线短路连接，待工作面回采推过炮眼时，对顶板进行爆破。

3 采用的新型技术

切顶卸压关键步骤是双向张拉聚能爆破预裂切顶技术和恒阻大变形锚索控制顶板技术。1）双向张拉聚能爆破预裂切顶技术。点线结合双向聚能爆破技术，实现岩石沿一个方向张拉发生断裂，消除在在垂直方向则可以很好保护岩体强度和完整性，达到坚硬顶板预裂的技术要求。2）恒阻大变形锚索控制顶板技术。在切顶卸压过程中，巷道要经历初期掘进变形、超前动压变形、采场直接顶、基本顶来压变形、采后顶板压实矸石缓慢变形等多个变形阶段，由于巷道的大变形特征，以及巷道在顶板来压期间，下帮侧煤层具有煤与瓦斯突出等动力大变形特性，该技术采用专用恒阻锚索，锚索承载力15～20kN，延伸量可达到300～600mm。

4 施工存在的问题

1）爆破切顶及施工不好控制，导致顶板下沉量过大，支护较为困难。2）受围岩条件所限，目前巷道底臌量較大，按目前经验，巷道底臌量大约在1～1.5m作用，造成起底频繁，起底量大。同时采用该技术后，起底时易使巷旁支柱失稳，有可能发生采空区矸石穿入已留巷道，造成冒顶事故。3）自然发火期短，煤炭不完全回收干净，遗煤在采空区堆积易造成浮煤自燃。4）因空间较小，机巷受皮带及其它设备影响，不利于该技术施工。

5 取得的效果

1）130602工作面采空区采用切顶卸压技术后，采空区顶板较之前跨落明显，跨落效果较好。2）与采空区相邻的130602工作面1号回风巷、辅助运输巷顶板变化较小，局部变形严重，破碎，有下沉。3）上风巷切顶卸压后，顶板下沉严重，存在端头支架压死现象。

6 结论

切顶卸压技术是采矿技术发展方面的技术革新，使人们对传统开采技术有了一个全新认识，对提高煤炭回收率和减少开采成本具有重大意义，根据麦垛山煤矿的实际条件，虽此项技术存在一定的适用局限性和技术方面的缺陷，优缺点共存，是否在本矿工作面进行推广，还待进一步专项研究。

参考文献：

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