綜采工作面沿空留巷支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

劉 洋

（大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司，山西 大同 037001）

1 工作面概況

大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司8304工作面位于井田三盤區(qū)北翼。工作面東西布置，東部為井田邊界，南部為實煤區(qū)，西部為三條盤區(qū)大巷，北部為8305工作面。如圖1所示。

圖1 8304無煤柱工作面平面布置示意圖

8304工作面設(shè)計走向長度為1300m，傾向長度為220m，回采煤層為二疊紀(jì)下統(tǒng)山西組4#煤層，平均厚度為3.5m，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含多層矸石（總厚度為0.9m），煤層不穩(wěn)定，易破碎。

為了提高工作面回采率，決定對8304、8305工作面采取無煤柱回采工藝。首先由機(jī)掘一隊在三盤區(qū)皮帶巷開口施工8304運輸順槽（2304巷），巷道施工到位后按設(shè)計拐彎施工8304工作面切巷，施工到位后施工回風(fēng)順槽（5304巷），施工到位后與盤區(qū)回風(fēng)巷貫通，形成通風(fēng)系統(tǒng)。然后從距5304巷210m處南側(cè)皮帶巷開口施工2305巷及8305工作面切巷，到位后與5304巷貫通，5304巷為沿空巷道。

由于8304工作面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤層不穩(wěn)定，為了防止8305工作面回采期間及采空區(qū)垮落過程中造成沿空留巷段頂板冒落等事故，決定對沿空留巷頂板采取松動爆破預(yù)裂切頂施工，并采取“恒阻錨索+支設(shè)T型鋼棚+邁步式W型錨索吊棚”聯(lián)合支護(hù)措施。

2 松動爆破預(yù)裂切頂施工工藝

8304工作面直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，厚度為2.2m，回采后完全垮落；基本頂主要以粉砂巖為主，巖體厚度為8.4m，巖體普氏系數(shù)f=5.5，巖體硬度大，回采后難以及時垮落，易形成暴露懸頂。所以為了加快工作面回采后直接頂垮落，切斷工作面應(yīng)力傳遞現(xiàn)象，達(dá)到卸壓目的，決定在8305工作面回采過程中，對沿空巷（5304巷）進(jìn)行松動爆破預(yù)裂切頂施工。

2.1 施工原理

松動爆破預(yù)裂切頂主要是對切頂處施工爆破孔，并在爆破孔內(nèi)安裝聚能管，聚能管上設(shè)置聚能槽或聚能爆破孔，通過聚能管內(nèi)炸藥起爆時產(chǎn)生的聚能爆破沖擊波，實現(xiàn)巖體定向爆破預(yù)裂的效果。由于乳化炸藥在壓縮性較小的聚能管爆破時爆破能量主要以動能進(jìn)行釋放，并按指定方向形成高能流，有效避免了傳統(tǒng)爆破孔爆破時出現(xiàn)的能力分散現(xiàn)象。預(yù)留爆破效果主要取決于爆破巖體硬度、爆破炮孔深度、裝藥量、炮孔間距等。

2.2 施工工藝

（1）5304巷頂板聚能爆破孔施工在距8305工作面煤壁0.1m處，爆破孔沿巷道走向且直線布置。鉆孔直徑為43mm，鉆孔深度為6.0m，鉆孔間距為0.8m，鉆孔向采空區(qū)方向以75°斜角布置。

（2）鉆孔施工完后對鉆孔內(nèi)安裝三根孔狀聚能管，每根孔狀聚能管長度為2.0m，直徑為40mm。聚能管兩側(cè)均勻布置6個圓孔，圓孔直徑為10mm，孔間距為0.4m，相鄰兩根聚能管采用方形塑料連接套連接。聚能管安裝后保證側(cè)面孔在水平面上沿巷道走向布置。

（3）聚能管安裝后對鉆孔內(nèi)填裝礦用三級乳化炸藥，單卷裝藥量為300g，每個爆破孔內(nèi)填裝8支藥卷，裝藥量為2.4kg。同時對每個鉆孔內(nèi)安裝一支毫秒延期電雷管，且采用正向裝藥方式。

（4）裝藥完成后對炮孔采用黃泥進(jìn)行封孔處理，封孔長度為2.0m，封泥段與裝藥段間隔0.5m空氣柱。爆破時每次允許爆破炮孔數(shù)量不得超過3個，當(dāng)巷道爆破切頂長度達(dá)10m時停止爆破，保證巷道爆破長度超前工作面煤壁5～10m范圍內(nèi)。

3 沿空留巷聯(lián)合支護(hù)措施

為了保證8305工作面回采過程中降低采動對沿空巷頂板穩(wěn)定性影響，防止8305工作面采空區(qū)巖體涌入沿空巷，決定沿空巷采取“恒阻錨索+支設(shè)T型鋼棚+邁步式W型錨索吊棚”聯(lián)合支護(hù)措施。

3.1 恒阻錨索施工

（1）沿空巷頂板施工恒阻錨索長度為8.3m，直徑為21.6mm，恒阻錨索施工在距切頂線0.5m處，錨索間距為1.0m，錨索垂直頂板且沿巷道走向布置，采用加長錨固形式。每根錨索采用一支MSK23/35型和兩支MSK23/60型錨固劑進(jìn)行錨固，錨固長度不得低于1.5m。

（2）錨索錨固后外露長度控制在0.3m范圍內(nèi)，同時每兩根恒阻錨索安裝一根10#槽鋼。槽鋼長度為1.2m，槽鋼平面與頂板接觸，槽鋼安裝后采用鎖具進(jìn)行預(yù)緊。如圖2所示。

（3）在進(jìn)行恒阻錨索施工前必須安裝錨索施工導(dǎo)向線，并進(jìn)行錨索定位，保證百米范圍內(nèi)錨索施工后水平直線與切頂線平行。

3.2 邁步式W型錨索吊棚施工

（1）沿空巷頂板施工的錨索吊棚主要由18#“JW”型鋼梁及錨索組成，鋼梁長度為3.0m，寬度為18mm，距鋼梁兩端0.6m處各焊制一個錨索穿孔，孔徑為25mm。錨索采用長度為5.0m、直徑為17.8mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，共計兩根。

（2）為了防止鋼梁對頂板切頂破壞，頂板“JW”型錨索吊棚采用“四.三.四”走向邁步式布置方式。即第一組共計施工四排錨索吊棚，錨索吊棚沿巷道走向布置，吊棚間距為2.0m，第一排鋼梁距切頂線間距為1.0m。

（3）第二組共計施工三根錨索吊棚，且施工在第一組相鄰兩排錨索吊棚間隙處與第一組交錯布置，交錯距離為1.0m。第三組錨索吊棚與第一組布置方式相同，如圖2所示。

3.3 支設(shè)T型鋼棚

為了防止8305工作面采空區(qū)有害氣體及煤矸石涌入沿空巷，決定對8305采空區(qū)側(cè)支設(shè)“T”型鋼棚進(jìn)行擋矸護(hù)頂。

（1）“T”型鋼棚高度為3.5m，頂梁長度為1.0m，鋼棚頂梁沿巷道走向布置，鋼棚支設(shè)間距為1.0m，鋼棚支設(shè)在距切頂線0.3m處。鋼棚支設(shè)完成后在相鄰兩架鋼棚之間采用五組拉桿進(jìn)行固定，拉桿采用長度為1.0m、直徑為30mm圓鋼制成，拉桿間距為0.7m。

（2）“T”型鋼棚支設(shè)完成后，在鋼棚上一次捆綁8#鉛絲金屬網(wǎng)，網(wǎng)規(guī)格為長×寬=6.0m×1.2m，金屬網(wǎng)與鋼棚之間采用五花方式捆綁，金屬網(wǎng)鋪設(shè)完成后再鋪設(shè)風(fēng)筒布。8304工作面在回采過程中隨著沿空巷甩入采空區(qū)，依次回收T型鋼棚。

圖2 8304工作面沿空巷頂板聯(lián)合支護(hù)平面示意圖

4 效果

（1）8304工作面沿空留巷段采取松動爆破預(yù)裂切頂施工后，有效阻斷了8305工作面回采應(yīng)力傳遞，實現(xiàn)了卸壓作用，避免了工作面集中應(yīng)力對沿空巷頂板垂直破壞作用。同時，預(yù)裂爆破后對堅硬基本頂起到定向預(yù)裂作用，8305工作面采空區(qū)垮落時實現(xiàn)了切斷性垮落，避免了8305采空區(qū)頂板垮落時，造成沿空巷頂板剪拉破壞。

（2）通過對沿空巷采取聯(lián)合加強(qiáng)支護(hù)措施，提高了沿空巷頂板穩(wěn)定性，有效阻止了8305工作面采空區(qū)煤矸及有害氣體涌入現(xiàn)象，保證了8304工作面無煤柱回采施工安全。沿空巷采取聯(lián)合支護(hù)措施后，8305工作面回采時對頂板穩(wěn)定性影響小，巷道位于采空區(qū)側(cè)頂板出現(xiàn)局部下沉現(xiàn)象，最大下沉量控制在0.12m以下，巷道內(nèi)未出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。