150506 綜放工作面沿空留巷切頂卸壓技術(shù)研究

李 偉

（山西潞陽煤炭投資經(jīng)營管理有限公司，山西 晉中 030600）

1 工程概況

山西壽陽潞陽麥捷煤業(yè)有限公司可采8、9、12、15 號煤層。15#煤層厚度3.32 ～7.10m 之間，平均5.63m，屬穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層。頂板為泥巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、中砂巖。150506 工作面位于井田新區(qū)中部，北部為150502工作面，西部為井田邊界，東為三條大巷，南部為未采區(qū)。150506 工作面順槽沿煤層走向布置，長度為817m，開切眼沿煤層傾向布置，長度為205m。工作面共布置三條巷道，即工作面皮帶順槽、工作面軌道順槽、高抽巷，采用綜放開采。為保證采掘接續(xù)，計劃150506 軌道順槽留作150502 工作面的軌道順槽使用。

2 留巷參數(shù)設(shè)計研究

切頂卸壓留巷無煤柱開采技術(shù)是在傳統(tǒng)留巷技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，超前工作面一定距離，在預(yù)留巷道靠近回采煤壁側(cè)的頂板進(jìn)行預(yù)裂爆破，使采空區(qū)頂板沿切縫線垮落，充填采空區(qū)并形成新的巷幫，充分發(fā)揮采空區(qū)矸石的承載能力，解決沿空巷道易嚴(yán)重變形的問題。

2.1 切縫參數(shù)設(shè)計

（1）切頂高度

切頂高度是指預(yù)裂鉆孔爆破后，頂板巖層需要垮落的設(shè)計高度。采空區(qū)頂板沿巷道邊緣預(yù)裂切縫垮落是切頂卸壓沿空留巷技術(shù)的核心環(huán)節(jié)。由于巖石碎脹特性的影響，冒落的矸石堆積高度大于原有巖層厚度，合理的切頂高度要求巷旁垮落的矸石能夠?qū)⒉煽諈^(qū)充填滿，對上覆回轉(zhuǎn)變形的鉸接巖塊產(chǎn)生有效的支撐作用。沿工作面長度方向上覆巖層的冒落情況如圖1 所示。

2.2 預(yù)裂爆破參數(shù)

預(yù)裂爆破的效果對于切頂留巷技術(shù)的成功與否非常關(guān)鍵，影響預(yù)裂爆破效果的主要參數(shù)包括炮孔直徑、炮眼間距、不耦合系數(shù)、裝藥量等。炮孔間距通常為孔徑的8～10 倍，參考臨近礦區(qū)切頂卸壓沿空留巷成功應(yīng)用的實踐，150506 運輸順槽超前工作面20m 進(jìn)行預(yù)裂爆破。爆破孔布置在距離實體煤幫4400mm 處的頂板上，炮孔直徑為42mm，間距為500mm，鉆孔垂深為8.0m，向采空區(qū)側(cè)傾斜10°，采用空氣間隙軸向不耦合“3+3+2+2”裝藥結(jié)構(gòu)，每個爆破孔共用3kg 炸藥。預(yù)裂爆破鉆孔的布置如圖3 所示。

3 留巷補強支護(hù)設(shè)計

150506 軌道順槽掘進(jìn)斷面為寬× 高=4600×3000mm，采用“錨網(wǎng)索”支護(hù)。頂板支護(hù)：頂板錨桿采用直徑22mm、長度2400mm 的螺紋鋼錨桿，間、排距為700mm，頂錨桿間通過4300mm的W 型鋼帶聯(lián)結(jié)，每根錨桿采用MSK2355、MSZ2355 樹脂錨固劑各一卷；頂板錨索采用規(guī)格為Ф21.6×7300mm 的鋼絞線，錨索隔排布置，每排兩根，間排距為2100×1400mm，錨索錨固劑采用MSK2355、MSK2355、MSZ2355 各一卷。回采幫支護(hù)：采用規(guī)格為Ф20×2500mm 的玻璃鋼錨桿，間排距均為700mm，每根錨桿采用MSK2355、MSZ2355 樹脂錨固劑各一卷，均垂直煤壁施工。實體煤幫支護(hù)：采用規(guī)格為Ф32×3500mm 的自鞏固錨桿，間排距均為700mm。切頂留巷期間頂板采用長錨索進(jìn)行加固，錨索長度應(yīng)大于切頂高度，故選擇規(guī)格為Ф21.6×10000mm 的長錨索，每排兩根，間排距為2100×1400mm，與原有錨索交替布置。實體煤幫采用規(guī)格為Ф21.6×6000mm 的錨索配合大托盤進(jìn)行加固，錨索距離巷道底板1.0m，排距為1400mm。150506 軌道順槽沿空留巷期間支護(hù)如圖4 所示。

圖 3 預(yù)裂爆破鉆孔布置示意圖

圖 4 150506 軌道順槽留巷支護(hù)斷面圖

4 應(yīng)用效果

150506 軌道順槽切頂卸壓沿空留巷期間，對其圍巖位移情況進(jìn)行監(jiān)測，得到圖5 結(jié)果。由圖5（a）可以看出，留巷支護(hù)后，巷道頂?shù)装逡平砍尸F(xiàn)快速增大—緩慢增大—趨于穩(wěn)定的變化趨勢。滯后工作面約220m 頂?shù)装逡平糠€(wěn)定在300mm 以下，變化量為巷道初始高度的10%。巷道兩幫移近量的變化趨勢與頂?shù)装逑嗤?，兩幫移近量最終穩(wěn)定在275mm 以下，變化量為巷道初始寬度的6.25%?？傮w而言，留巷期間巷道圍巖位移量較小，經(jīng)過簡單的修復(fù)即可使用。切頂卸壓沿空留巷技術(shù)在150506綜放工作面應(yīng)用效果良好。

圖 5 巷道變形情況監(jiān)測結(jié)果