沿空留巷技術(shù)在防治頂板垮落型沖擊地壓中的應(yīng)用

周脈來

摘要：雙鴨山東保衛(wèi)煤礦主采煤層為36煤層，煤層厚度1.3～2.3m，煤層傾角23～45°；為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層。2015年7月22日回采三采區(qū)36層-570左面時(shí)，發(fā)生了一起因采空區(qū)堅(jiān)硬頂板垮落引起的沖擊地壓事故。為治理沖擊地壓，東保衛(wèi)煤礦在回采三采區(qū)36層-620左面時(shí)，采用了運(yùn)輸巷沿空留巷切頂技術(shù)，減緩了沖擊地壓對(duì)工作面回采的影響，目前取得了較好的效果。沿空留巷技術(shù)不僅取消了煤柱，減少了資源損失，更重要是有效地控制了應(yīng)力集中給采煤工作面帶來的災(zāi)害影響。

關(guān)鍵詞：空區(qū)垮落；沖擊地壓；治理；沿空留巷；切頂

一、工作面基本概況

東保衛(wèi)煤三采區(qū)采區(qū)36層-620左面，煤層采高為1.7～1.98m，傾角為13～34°，工作面長(zhǎng)度141m。36層煤整體呈單斜構(gòu)造，煤層偽頂為0. 4m灰黑色細(xì)砂巖，巖石破碎節(jié)理發(fā)育。老頂為7. 0m厚的粗砂巖，黃白色，分選磨圓不好，層理不發(fā)育。煤層底板為3. 6m厚的中砂巖，灰白色，巖石層理發(fā)育，分選磨圓均好。

二、沿空留巷工藝及設(shè)計(jì)參數(shù)

三采區(qū)36層-620左面運(yùn)輸巷采用提前切頂自然垮落的方式進(jìn)行留巷，具體工藝及參數(shù)設(shè)計(jì)如下：

切頂

從切眼回采開始直至停采線，在距運(yùn)輸巷上幫50mm處施工切縫孔，切縫孔深度7.5m，間距0.5m，孔底指向煤體方向，與豎直方向成15°，孔徑50mm。

裝藥方式采用雙向聚能管爆破，雙向聚能管為特制聚能管，外徑為42mm，內(nèi)徑為36.5mm，管長(zhǎng)1500mm。聚能爆破采用三級(jí)煤礦乳化炸藥，炸藥規(guī)格為Φ35×300mm/卷，每孔裝三個(gè)半聚能管，聚能管內(nèi)裝藥按從里到外的依次為3、1、2、1。爆破孔口采用炮泥水泡泥封孔，封泥長(zhǎng)度2.0m。每次起爆10個(gè)孔。

2、支護(hù)

為了保證切頂過程和周期來壓期間巷道的穩(wěn)定性，采用恒阻大變形錨索在巷道頂板預(yù)裂切頂前補(bǔ)強(qiáng)加固。共布設(shè)3列，恒阻錨索沿豎直方向布置，第一列恒阻錨索距上幫500mm，排距1000mm；第二列恒阻錨索布置在巷道中線，排距2000mm；第三列恒阻錨索距離下幫500mm，排距3000mm。第一列恒阻錨索相鄰錨索之間用300mm寬W鋼帶連接。

考慮到切縫參數(shù)及巷道原設(shè)計(jì)支護(hù)方式，恒阻大變形錨索直徑取21.8mm，長(zhǎng)度8300mm，恒阻器長(zhǎng)500mm，外徑79mm，最大允許變形量350mm，恒阻值為30±2t，預(yù)緊力不小于25t。

3、采后留巷

運(yùn)輸巷打設(shè)三排單體支護(hù)頂板，最下一排單體距下幫1.1m，然后向上依次按間距1000mm打設(shè)，單體打設(shè)要迎山有力。緊貼上幫垂直打設(shè) U型鋼立柱，間距0.5m，立柱底部柱窩不小于200mm，U型鋼立柱之間連接用兩道U型卡子，兩道U型卡子之間距離不小于200mm。巷道內(nèi)用單體打設(shè)一排戧柱，每根戧柱戧在U型鋼立柱頂部，戧柱底部戧在最上一排支護(hù)單體底根上，最上一排單體間距0.5m。要保證每米6棵單體，所有單體戧柱支撐有力。

U型鋼立柱里側(cè)掛網(wǎng)采用直徑為6mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)與網(wǎng)鏈接必須隔孔用鐵絲鏈接。

金屬網(wǎng)用高強(qiáng)焊接網(wǎng)，網(wǎng)空規(guī)格為100mm×100 mm，網(wǎng)尺寸為2000m m×1000 mm.

為了防止漏風(fēng)金屬網(wǎng)里碼設(shè)一層煤粉袋形成擋風(fēng)墻，接頂、接底嚴(yán)實(shí)。

碼設(shè)的煤粉墻、打設(shè)的鋼梁立柱以及單體支護(hù)必須緊跟工作面推進(jìn)，不得滯后工作面支架頂梁末端。

三、效果分析

1、巷道變形情況分析

采用頂?shù)装逡平縿?dòng)態(tài)報(bào)警儀監(jiān)測(cè)該巷道切頂后的巷道變形情況，以下為兩組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線圖：

該工作面回采至今已推進(jìn)263米，通過對(duì)頂?shù)装逡平縿?dòng)態(tài)報(bào)警儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，每個(gè)原班巷道上幫頂?shù)装逡平孔兓骄鶠?.9mm，巷道下幫頂?shù)装逡平孔兓癁?.1mm，變化幅度極小，充分說明空區(qū)內(nèi)頂板已經(jīng)逐漸垮落壓實(shí)，避免了因空區(qū)頂板冒落不充分給下個(gè)面回采時(shí)帶來的影響。

2、微震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

三采區(qū)36層-620左面采用沿空留巷切頂技術(shù)后，工作面從2018年2月份回采至4月份KJ551微震系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

該面從回采開始，通過對(duì)2018年2、3、4月份KJ551微震系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，采煤工作面除周期來壓、見方期間等特殊時(shí)期頂板壓力略大、釋放能量明顯增高外，其余回采時(shí)間頂板壓力、能量釋放均趨于平緩穩(wěn)定。即便是周期來壓、見方期間等特殊時(shí)期，頂板壓力、能量釋放也都低于臨界預(yù)警值，對(duì)比三采區(qū)36層-570左面回采期間的監(jiān)測(cè)能量釋放值，有極大改善。

結(jié)論

東保衛(wèi)煤礦三采區(qū)36層-620左面切頂自成巷工藝已初見成效，做到了采煤工作面無煤柱回采，盡最大可能減少了資源浪費(fèi)，且對(duì)防治頂板垮落型沖擊地壓方面得到了實(shí)際應(yīng)用。從開采至今，通過對(duì)微震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及巷道變形數(shù)據(jù)分析，證明切頂自成巷技術(shù)對(duì)防治頂板垮落型沖擊地壓起到了顯著效果，給我們今后治理礦井沖擊地壓提供了新方法新手段。切頂自成巷技術(shù)對(duì)于采煤工作面回采可謂是一舉多得，我們還要通過實(shí)踐對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行不斷完善，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。