综采工作面切顶卸压沿空留巷技术的应用

张慧龙

【摘 要】 为提升煤炭回采效率，文章以1304综采工作面为工程研究对象，对切顶卸压留巷技术展开研究，详细设计了超前支护、切顶卸压以及滞后支护技术方案，并进行现场应用，实现了留巷巷道围岩的有效控制。研究结果表明：高强恒阻锚索超前支护是切顶卸压留巷工作的必要环节，恒阻锚索长度应高于切顶高度2m以上，可降低切顶卸压对留巷巷道顶板稳定性影响;对切顶爆破孔进行详细设计，切顶高度12m时可割断巷道与采空区基本顶联系，从而实现采空区顶板沿切顶线垮落;在采面后方采用单体、π型钢构成的迈步式抬棚+密集单体及U型钢挡矸+液压抬棚支护方式可确定顶板稳定。研究成果可为其他矿井切顶卸压留巷工作开展提供借鉴。

【关键词】 沿空留巷;切顶卸压;恒阻锚索;抬棚支护

沿空留巷技术由于可少掘一条巷道，显著提升巷道掘进效率，在煤矿井下应用逐渐广泛。文中就对切顶卸压沿空留巷技术在矿井中应用展开阐述，以期能为其他矿井沿空留巷工作开展提供一定借鉴。

1 工程概况

1304综采工作面开采3号煤层，埋深平均450m，煤厚4.09m，平均12°。采面设计推进距离1205m、斜长220m。3号煤层顶板以石灰岩、砂质泥岩为主，具体岩性见图1。

13041巷为采面材料巷，沿3号煤底板掘进，梯形断面（面积16.3m2），顶板用金属网+螺纹钢锚杆（φ18mm×1800mm、间排距均为1000mm）支护，每排6根;巷帮用塑料网+玻璃钢锚杆（φ16mm×1600mm、间排距：1000mm×800mm）支护。

2切顶留巷技术方案

矿井采用切顶卸压留巷方式保留13041为邻近1306巷服务，根据1304综采工作面实际情况，具体留巷工作可分为下述几个主要步骤：

采用恒阻锚索对留巷巷道顶板进行补强加固;对采空区至超前留巷段顶板采用深孔预裂方式进行切顶，从而在巷旁形成连续的切顶线;回采工作面正常推进;采面回采后利用单体、工字钢构成迈步式抬棚对顶板岩层进行补强支护;采面周期来压时，采空区顶板沿着预先施工的切顶缝垮落，形成留巷巷帮;对沿空留巷段进行矿压观测，并适时撤掉补强支护，形成留巷。

2.1恒阻锚索补强加固

为了确保切顶以及采面周期来压期间巷道顶板岩层稳定，在切顶前用恒阻锚索补强顶板。一般锚索的支护高低应交超过切顶高度2m以上，且锚固端应处于稳定岩层内。考虑到3号煤层顶板结构、巷道原有支护参数，最终选择的恒阻锚索长度为14.3m。具体在巷道顶板上布置2排恒阻锚索，一排恒阻锚索与采空区帮相距500mm（与切顶钻孔开孔位置间距400mm），排距为1000mm，并采用W钢带（3000mm×300mm×5mm）连接;第二排恒阻錨索沿中线布置，排距2000mm，具体恒阻锚索布置见图2。

2.2切顶卸压

采用的切顶卸压技术参数应结合巷道顶板岩层情况制定，确保爆破后采空区上覆岩层可沿着切顶线下沉的同时割断采空区与留巷段巷道上覆基本顶岩层。具体切顶爆破技术参数为：

切顶爆破钻孔孔径、间距以及孔深分别为40mm、400mm、12000mm。切顶爆破钻孔与巷道顶板呈6°夹角，爆破炸药为150g/卷、规格φ30×200mm，单孔装药量为2500g。

孔内选用正向不耦合装药结构。每个切顶爆破孔内均布置3段PE管从而便于装药，其中第一段PE管底部装入尖头木锲塞。为确保爆破孔内炸药均可引爆，每个爆破孔均采用1根导爆索、2根延时电雷管引爆，导爆索直插至爆破孔最顶端药卷内，1根延时电雷管插至与最顶端药卷相邻近的药卷内，1根电雷管插至孔口位置的药卷内。孔内的每段药卷均采用黄爆泥分割，具体切顶爆破孔装药结构见图3。

切顶爆破孔封孔深度为4500mm，结构为炮泥+水炮泥+炮泥。封孔时先在孔内装入400mm炮泥，后装入4节水炮泥（单节长度200mm），最后再填入3300mm炮泥。封孔时每段炮泥均应压实紧密。

钻孔采用ZQJJ.200/1.8Q气动钻机施工，孔内炸药装填完成且封孔后，采用型号FMB.200起爆器起爆，每次起爆4～6个孔。

2.3留巷段补强支护

在采面推进后方的留巷段采用单体、π型钢构成的迈步式抬棚+密集单体及U型钢挡矸+液压抬棚支护方式，具体留巷段补强支护设计见图4。

单体、π型钢（长4200mm）按一梁四柱结构组成迈步式抬棚;在迈步式抬棚前方采用密集单体及U型钢挡矸，安装时应紧贴切顶落帮，单体、U型钢间隔均为550mm，在贴近单体一侧挂设柔性纤维网，并应确保柔性纤维网与顶板金属网间有200mm以上的搭接距离;在靠近采面位置用液压抬棚支护，顶梁长度3200mm、底座宽度720mm，紧随采面安设，与采空区帮间距为1600mm，液压抬棚应具备足够的支撑力，若采面后方距离过小，无法安装液压抬棚时则采用迈步式抬棚支护。

3留巷效果分析

为了掌握留巷情况，从采面留巷位置起即对留巷巷道围岩变形进行观测，具体观测结果以及实际情况见图5。

在留巷期间巷道围岩变形量整体较小，其中顶板下沉量介于72～123mm，均值为97.5mm;巷帮变形量介于185～256mm，均值为220.5mm，围岩变形量整体较小。巷道围岩收敛后的断面尺寸仍可满足巷道后续使用需要。切顶留巷段距离采面100m以后，围岩变形量整体稳定。

4总结

切顶卸压沿空留巷技术应用关键是留巷段顶板稳定并确保采空区顶板覆岩沿着切顶线垮落，为了解决上述问题，文中提出采用恒阻锚索对留巷段顶板进行补强支护，且锚索长度较切顶高度高2m以上，可有效避免切顶孔爆破对锚索支护产生影响。

根据采面实际情况，提出具体的切顶爆破技术方案，并详细对爆破孔装药结构以及封孔方式进行阐述;为降低采面后方采空区顶板垮落对留巷段顶板及巷帮造成的影响，提出采用迈步式抬棚+密集单体及U型钢挡矸+液压抬棚支护进行补强支护。现场应用后，留巷段内顶底板以及巷帮变形量均较小，可满足巷道后续使用需要。

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