切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术应用分析

（汾西矿业集团水峪煤业 山西 032300）

切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术作为一种安全、高效的新型技术，可以有效提升煤炭资源的回收率，避免了后续的矿山灾害。且随着我国采煤技术的不断完善，我国开采技术历经了三次重大的变革。通过相关的变革，实现了整体技术的精进以及后续的有效应用。“长壁开采”是我国目前应用范围最广、最为普遍的开采方法。在开采过程前，需要预留煤柱，以确保后续工程的有效。但煤柱在预留过程中，会造成大量的资源损失，存在相关的安全隐患。为了全面解决相关问题，我国提出了“切顶断臂梁”理论。利用矿山自有压力，切断部分顶板，保证压力实现有效递减，实现自动成巷。同时，也对于无煤柱开采具有明显的应用性。

1.切顶卸压自动成巷技术原理

(1)切顶卸压自动成巷的基本原理

图1 切顶卸压自动成巷技术原理

对切顶卸压自动成巷技术进行分析，可以得知整体技术运用了矿山压力，在采空区域侧进行切顶。通过相关工程，保证矿山压力产生递减。同时，利用顶板岩层的自有重量，实现了自动成巷以及无煤柱开采[1]。切顶卸压自动成巷技术可总结为以下四大点：其一为“拉得住”；其二为“切得开”；其三为“下得来”；其四为“护得好”。采用具有明显应用力的拉索，预留出部分顶板，在靠近采空区预测，实现切顶操作。保证采空区顶板能够有效实现全面降落，在采空区进行液压支架，有效实现后续工程操作（图1所示）。

(2)切顶卸压自动成巷的技术特点

图2 切顶卸压自动成巷技术特点

切顶卸压自动成巷技术可以有效切断顶板的压力传递，使相关的工程实现有效的采掘，解除高应力环境下的自有威胁。首先，其消除了工作面上方应力集中现象，通过核爆技术，可以对复岩层以及巷道顶板进行定向切割，实现有效分离，确保二者之间的应力传播途径具有明显的变形特征[2]。此外，可以明显对采空区的顶板跨落实现全面改建，以保证采空区顶板按照设定轨迹实现全面提升，减小采掘比，改变传统的“一面两巷”采掘方式。利用落地掩体，实现工人劳动强度降低，提升生产效率的效果。此外，还可以实现无煤柱开采，切顶卸压自动成巷可以实现有效的开采模式，避免了预留煤柱引发的瓦斯突出、煤层自燃等灾害，全面降低了工作难度以及工作危险性（图2所示）。

2.切顶卸压自动成巷技术施工中的相关问题

在切顶卸压自动成巷技术中，因过高或过低的压力，均会对其应力集中产生一定的不良因素[3]。因此，断顶卸压必须实现全面应用，以防止其后续出现应力转移，导致整体工程出现明显的阻碍。施工队应借助相关的技术，推断断顶卸压整体的大小，实现科学有效的规划。确定断顶卸压的层位。此外，针对实施定向聚能深孔爆破作业过程当中，应设立相对应的炮孔，避免应使用传统的矿井爆破所产生的不良因素。传统的矿井爆破难以满足工程的实际需求，因此，相关企业通常使用聚能深孔专用荷爆筒设备、炮棍设备等进行钻孔作业，整体的作业形式以及质量亟待提升。最后，在断顶卸压工作的实际施工工艺当中，由于其自身工艺极为复杂，此外，其打孔作业、装设炸药等工作也必须实现合理的参数。因此，相关工作人员必须实现全面的技能提升，并且确保现场专业的指导性，以便实现后续的监督工作。

3.切顶卸压自动成巷的关键技术分析

（1）恒阻大变形锚索支护技术。在进行相关技术的工作过程当中，应预留相关的巷道板，通过恒阻大变形锚索实现全面增强。当围岩出现较大变形时，可以阻止其在套管内发生滑移。自有阻力保持不变，避免围岩变形所产生的锚索断裂、失效等现象。可以合理有效的控制围岩变形，为后续工程带来全新的保障。

①超前支护区。首先，对于整体的支护技术需要采用超前支护区进行配合，通常采用单体液压柱进行超前支护。需要注意的是，在单体支柱采用“一梁三柱”的方式进行垂直巷道布置当中，其间距必须保证有效合理。推荐间距为1800mm，排距为1000mm。

②架后临时支护区。在相关巷道位于工作面后，对于采空隙顶板，岩石塌落会使巷道顶板产生一定的摩擦力，巷道压力作用明显。因此，为了实现工程的有效加强，可以制定有效的支护方案。例如在每排当中布置4根相关的单体支柱，以应对巷道切缝的压力。为了防止采空区的矸石窜入，必须对其使用“钢筋网”以及“U型钢”实现支护。钢筋网可以采用6.5mm的钢筋焊接网与顶板实现有效连接，若发生较为严重的落矸石现象时，可以再内部在额外添加菱形金属网，加强支护效果。

（2）顶板定向预裂切缝技术。在后续的推进过程当中，充分利用岩石自身的力学特征，实现有效的拉伸，对相关装置进行聚能爆破。当运用相关炸药后，设定方向，形成聚能射流，并产生后续的拉力。在工作面回采前，采用定板定向预裂切缝技术，在巷道处形成定向预裂缝，切断顶板应力的传输路径，保证压力有效减少。

（3）巷旁支护技术分析概览。在预裂切顶后，顶板在岩石下的压力形成碎石区，影响了巷道的正常使用。为了避免此类情况的发生，可以在工作当中采取降低采空区冒落矸石影响，实现全面的支护技术。例如，采用“单体液压支柱”以及“U型网”等，在煤炭层较厚时进行全面支护。

（4）强化相关施工人员的自有技术。在后续的设定过程当中，为了保证整体项目的有效，必须加强相关施工人员的整体工作技术，对后续建设实现全面加强。例如，对施工队的施工人员实现技术的培养，可以采取“理论”加“实践”的模式，提升施工队员的整体认知。同时，在实践过程当中，设定相关的问题，以激发施工人员的应对模式。对施工队伍内部实现配比，以“1”加“N”的模式，实现建设。其中，“1”指具有执行力或引导力的技术性人员，而“N”则为具有实践能力的操作人员。在“1”加“N”的配合当中，将有效实现切顶卸压自动成巷技术。

4.切顶卸压自动成巷技术的相关数值计算

对相关的数值进行模拟分析，首先必须对切顶卸压自动成像技术原理实现全面研究。例如，运用“UDEC”建立相关的计算模型，实现切缝以及无切缝的模式转换。对垂直位移或顶板跨入情况进行相关的数值计算，对计算结果进行全面掌握，得出以下计算方法。并根据施工现场的实际情况，推算后续的数值反应，为整体施工带来有效的基础认知（如图3所示）。

图3 切缝时上覆岩运移图

根据图3，可以得知，在煤层回采后，受上层岩石的挤压，其顶板自身出现一定层次的破断。这种破断将直接导致沿煤帮里部断裂，形成交接形式的长悬臂梁。因此，在切缝后，必须对顶板沿切缝处结构实现有效处理，填充采空区，达到有效的支撑性。减少了“老底下沉”以及“回转变形压力”等现象，同时，自有切缝必须与相关角度切入，老底到达相关深度，保证老底沿切缝处断裂，减弱采空区的荷载力，实现延时传递的后果，减少围岩变形。切缝技术可以全面切断，确保巷道以及采空区顶板之间的连接，促使巷道变形量得到全面控制。

5.结束语

综上所述，切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术，可以有效避免预留煤柱而产生的资源浪费现象。并且根据施工队的相关数值，可以全面的进行支护技术的模拟，对其上覆板的变形技术实现必要的加强。有效的分析出巷道以及采空区顶板之间的应力传递，使其整体变形结果有效控制，极大范围的减少了围岩变形量，为后续工程提供必要的措施。