切頂卸壓自動(dòng)成巷無煤柱開采技術(shù)應(yīng)用分析

靳鵬飛

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán) 蓋州煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400）

1 切頂卸壓自動(dòng)成巷無煤柱采煤技術(shù)工作原理

爆破預(yù)裂切割頂板卸壓的自動(dòng)成巷無煤柱開采技術(shù)充分借助了采場周期來壓來爆破預(yù)裂切割頂板，科學(xué)、合理的支撐老頂與隔斷老塘，讓沿空成巷無煤柱開采理論與相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了新突破；同時(shí)，通過對(duì)恒阻大變形防沖擊錨索的有效應(yīng)用，使得成巷頂板得到了合理控制，老頂來壓沖擊問題得到了成功解決；進(jìn)一步研究與應(yīng)用了聚能爆破切頂技術(shù)、恒阻防沖大變形新型錨索以及遠(yuǎn)程監(jiān)控留巷全過程頂板活動(dòng)等，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的重大突破。

2 開采煤層及工作面概述

晉能集團(tuán)蓋州煤業(yè)開采3#、9#、15#煤層，現(xiàn)開采9#煤層，礦井絕對(duì)涌出量為2.13 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量1.46 m3/t，為低瓦斯礦井，9#煤層煤塵無爆炸性，自燃傾向性等級(jí)為Ⅲ級(jí)，屬于不易自燃煤層。

9103工作面9#煤層平均厚度1.7 m，抗壓強(qiáng)度11 MPa，直接頂板為砂質(zhì)泥巖，平均3.8 m，薄層狀結(jié)構(gòu)，局部破碎塊狀水平層理發(fā)育；基本頂板為泥巖，平均4.1 m，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)；直接底板為粉砂巖，平均2.2 m，中粗粒結(jié)構(gòu)。

3 沿空留巷主要技術(shù)參數(shù)

9103工作面回風(fēng)順槽沿9#煤層底板破頂掘進(jìn)，順槽實(shí)際長1820 m，應(yīng)用切頂卸壓自動(dòng)成巷技術(shù)進(jìn)行留巷作業(yè)，所留巷道作為9105工作面回風(fēng)順槽使用。

為使切頂期間以及巷道周期來壓期間巷道更穩(wěn)定，在進(jìn)行頂板預(yù)裂切縫前可借助恒阻大變形錨索來對(duì)巷道進(jìn)行進(jìn)一步加固，所用的恒阻錨索為Φ21.8 mm×8300 mm鋼錨索，預(yù)緊力不小于28 t，恒阻值為33 t±2 t。恒阻器外徑為72 mm，恒阻器長度為500 mm，最大允許變形量350 mm；為提高沿空巷幫頂板支護(hù)質(zhì)量，靠近切頂線的恒阻錨索排距為1000 mm，每排1根，相鄰恒阻大變形錨索用W型鋼帶連接，恒阻錨索距切頂線為300 mm，切頂線距巷道正幫300 mm，巷中恒阻錨索排距為2 m，巷中錨索與沿空側(cè)錨索間距為1.5 m。

切縫孔距巷道正幫為300 mm，與鉛垂線夾角為15°（傾向采空區(qū)側(cè)），切縫孔間距為600 mm，切頂預(yù)裂爆破施工超前工作面不得小于30 m，可依據(jù)具體設(shè)計(jì)參數(shù)來進(jìn)行聚能爆破孔的施工，可沿工作面實(shí)際推進(jìn)方向，按照推進(jìn)次序來實(shí)施預(yù)裂爆破作業(yè)，最終開辟出一條預(yù)裂切縫線。切縫預(yù)裂鉆孔設(shè)計(jì)施工見圖1，切縫預(yù)裂鉆孔平面布置見圖2。

圖1 切縫預(yù)裂鉆孔設(shè)計(jì)施工

圖2 切縫預(yù)裂鉆孔平面布置

爆破采用聚能管雙向爆破，該爆破技術(shù)是在對(duì)比研究多種聚能爆破和定向控制爆破方法的基礎(chǔ)上人們研制出的一種安全、高效的新型聚能爆破技術(shù)，其實(shí)際施工工藝相對(duì)較簡單，只需把炮孔開于預(yù)裂線上，借助雙向聚能裝置來裝藥，同時(shí)讓聚能方向與巖體預(yù)裂方向相對(duì)應(yīng)。實(shí)際爆破作業(yè)產(chǎn)生的爆轟產(chǎn)物會(huì)沿兩設(shè)定方向產(chǎn)生聚能流，形成集中拉張應(yīng)力，讓預(yù)裂炮孔科學(xué)、合理的貫穿于聚能方向，可形成預(yù)裂面。因兩相鄰鉆孔間的巖石為拉斷狀態(tài)，這樣會(huì)大幅降低爆破炸藥的單耗情況，同時(shí)受聚能裝置對(duì)圍巖產(chǎn)生的保護(hù)作用的影響，鉆孔四周的巖體也不容易損傷，因此該技術(shù)不僅能起到預(yù)裂的作用，而且還能起到有效保護(hù)沿空巷道頂板的作用。

因工作面頂板的垮落作用，會(huì)對(duì)留巷邊緣處頂板在某種程度上起到一定的摩擦下墜效果，所以應(yīng)強(qiáng)化頂板支護(hù)作用，同時(shí)為有效防止采空區(qū)的矸石大幅涌入巷道，還應(yīng)進(jìn)行擋矸支護(hù)作業(yè)。采用U型鋼與單體柱交替安裝并掛設(shè)菱形網(wǎng)來進(jìn)行擋矸支護(hù)，沿空側(cè)U型鋼擋矸腿間距600 mm，貼幫單體柱間距600 mm，U型鋼采用25號(hào)礦用U型鋼，每根長度2.0 m，每兩根組成一根伸縮柱，中間用專用鎖具固定，上部焊接Φ40 mm×200 mm的圓鋼插入切縫孔中固定牢固，鋼筋網(wǎng)采用菱形網(wǎng)，留巷段懸掛的鋼筋網(wǎng)必須與頂板鋼筋網(wǎng)綁扎牢固，下部接底與U型鋼綁扎。網(wǎng)片搭接100 mm，采用14#鉛絲孔孔綁扎牢固。

4 施工中存在關(guān)鍵問題

1）因過高或過低的斷頂卸壓都對(duì)應(yīng)力集中的消除不利，不合理的斷頂卸壓還可能致使應(yīng)力轉(zhuǎn)移至巷道處，出現(xiàn)適得其反的效果，對(duì)此，應(yīng)借助技術(shù)分析，來確定斷頂卸壓大小，并應(yīng)科學(xué)、合理的確定斷頂卸壓的層位。

2）因?qū)嵤┒ㄏ蚓勰苌羁妆谱鳂I(yè)時(shí)，應(yīng)鉆設(shè)相對(duì)較深的炮孔，這樣使用傳統(tǒng)的礦井爆破鉆孔器一般很難滿足實(shí)際需求，通常應(yīng)采用定向聚能深孔專用聚能爆破筒設(shè)備，炮棍設(shè)備以及相關(guān)封孔設(shè)備等進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

3）斷頂卸壓工作的實(shí)際施工工藝相對(duì)較復(fù)雜，不僅有打孔作業(yè)，裝設(shè)炸藥工作，而且還包括封孔作業(yè)以及合理的放炮作業(yè)等，因此，應(yīng)指派相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員來進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督指導(dǎo)工作。

5 結(jié)語

切頂卸壓沿空留巷技術(shù)主要是通過切頂來形成一有效的卸載空間,進(jìn)而把壓力科學(xué)、合理的轉(zhuǎn)移至距巷道較遠(yuǎn)的地方，以使巷道達(dá)到大幅減輕受壓的目的，最終實(shí)現(xiàn)無煤柱開采，收到降低采掘比有效提升礦井資源回收率效果。應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行采煤作業(yè)，不僅能很好的避免因留設(shè)煤柱而引發(fā)的沖擊地壓災(zāi)害以及瓦斯突出災(zāi)害等，而且還能實(shí)現(xiàn)Y型通風(fēng)，是解決深部采空區(qū)瓦斯積聚與工作面上隅角瓦斯積聚等問題的較佳方法。該技術(shù)在礦井日常生產(chǎn)作業(yè)中的成功實(shí)施有助于礦井的增產(chǎn)增效，同時(shí)可減少對(duì)臨近巷道產(chǎn)生的動(dòng)壓影響、有效降低巷道維護(hù)成本，進(jìn)一步減少巷道產(chǎn)生的二次維修量，此外還能大幅減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升煤礦開采作業(yè)安全系數(shù)，科學(xué)緩解礦井的采掘接替問題，降低礦井的成本。此項(xiàng)技術(shù)在礦井生產(chǎn)作業(yè)中值得推廣。