110工法切頂留巷安全技術(shù)在張集礦的應(yīng)用

李殿峰

摘要：“110工法”是指在長(zhǎng)壁式采煤工作面通過(guò)“切頂卸壓”技術(shù)對(duì)回采巷道進(jìn)行沿空留巷，從而實(shí)現(xiàn)1個(gè)工作面平均掘進(jìn)1條順槽、同采區(qū)相鄰工作面間不留煤柱目標(biāo)的新型留巷工藝。本文主要討論了“110”工法切頂留巷安全技術(shù)在張集礦的應(yīng)用安全技術(shù)，以供其他類(lèi)似條件工作面參考。

關(guān)鍵詞：110工法;切頂留巷;技術(shù);應(yīng)用

1? 110工法應(yīng)用的原理

110工法的關(guān)鍵便在于“拉得住、切得開(kāi)、下得來(lái)、護(hù)得住”，要求恒阻錨索能拉得住上覆巖層基本頂。尤其是施工時(shí)要從多方面考慮。要考慮留巷體會(huì)不會(huì)漏風(fēng)，有害氣體會(huì)不會(huì)殘留。在工法的實(shí)施中首先利用恒阻錨索對(duì)巷道頂板加強(qiáng)支護(hù)，以保證隨后預(yù)裂頂板、切頂時(shí)不影響自動(dòng)形成的巷道質(zhì)量（如圖1所示）;再利用切縫鉆機(jī)施工爆破鉆孔，在頂板形成裂縫;最后通過(guò)壓力在采場(chǎng)周期來(lái)壓時(shí)沿著頂板的縫隙實(shí)現(xiàn)沿空切頂，形成巷幫，再借助巖石碎脹系數(shù)使巖石破碎后的體積增大為原來(lái)的1.3倍，壓實(shí)并隔斷采空區(qū)，從而自動(dòng)形成下一條回采巷道。

2? 與傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)相比110工法的可行性

“110工法”即切頂卸壓沿空自留成巷無(wú)煤柱開(kāi)采新技術(shù)，110是指一條巷道、一個(gè)工作面、零個(gè)煤柱。該工法是由中科院院士中國(guó)礦業(yè)大學(xué)何滿潮在2009年提出的。它的主要技術(shù)原理是通過(guò)頂板定向預(yù)裂切縫，通過(guò)切斷部分頂板的礦山壓力傳遞，利用頂板巖層壓力，形成切頂御壓自動(dòng)成巷道，實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用，使得回采一個(gè)工作面、只需掘進(jìn)一個(gè)順槽巷道、另一個(gè)順槽巷道自動(dòng)形成，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開(kāi)采。這一工法成功地將工作面由“跳采”轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)開(kāi)采，實(shí)現(xiàn)了Y型通風(fēng)巷道，降低巷道周期性的壓力，加強(qiáng)了施工的安全和經(jīng)濟(jì)效益。與傳統(tǒng)采煤技術(shù)相比“110工法”一是切斷了“砌體梁”或“傳力巖梁”的壓力傳遞，成功轉(zhuǎn)化為“切頂短臂梁”;二是改變和優(yōu)化了經(jīng)典的圍壓分布規(guī)律;三是減少了順槽巷道掘進(jìn)量50%（煤礦萬(wàn)噸掘進(jìn)率減少50%）;四是利用礦壓和圍巖運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)成巷，實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開(kāi)采;五是緩解了工作面接續(xù)緊張;六是老頂破斷引起的周期性壓力減緩或消失;七是由于切縫采動(dòng)期間超前壓力大幅度減小;八是圍巖變形量，底臌量大大減小， 維修量大大減小;九是臨空巖柱壓力小和圍巖完整性好;十是消除了采空區(qū)瓦斯的威脅，降低了防滅火的難度。

3? 具體應(yīng)用

淮河能源煤業(yè)公司張集礦1613A工作面在回采期間對(duì)運(yùn)輸順槽進(jìn)行切頂卸壓留巷施工， 工作面推進(jìn)過(guò)程中，不同位置巷道受采動(dòng)影響不同。工作面超前段會(huì)受到超前壓力的影響，工作面開(kāi)采后，頂板開(kāi)始垮落，且從垮落到穩(wěn)定需要一定的時(shí)間，因此距工作面較近的架后區(qū)域不僅需要進(jìn)行頂板支護(hù)，還需進(jìn)行擋矸支護(hù)。

3.1 超前支護(hù)區(qū)

此段巷道位于工作面超前采動(dòng)影響區(qū)，需要超前加強(qiáng)支護(hù)。根據(jù)110工法整體施工方案設(shè)計(jì)要求，1613A運(yùn)順超前支護(hù)前期采用2組超前支架加1排20m單體支護(hù)配合鉸接梁（工字鋼）方式，待工作面回采超過(guò)超前支架時(shí)采取單體配合鉸接梁（工字鋼）支護(hù)，超前支護(hù)范圍為2排20m。

3.2 成巷穩(wěn)定區(qū)（架后250m之后）

此段巷道，切落成巷幫在頂板不斷下沉過(guò)程中逐漸壓實(shí)，受采動(dòng)影響減小，頂板下沉量及液壓支柱的壓力變化很小，該區(qū)域趨于穩(wěn)定狀態(tài)，可將頂板臨時(shí)支護(hù)設(shè)備撤掉，保留U型可縮支架及鋼筋網(wǎng)進(jìn)行擋矸。

3.3 端頭支架與超前支架

在煤礦采用傳統(tǒng)長(zhǎng)壁開(kāi)采工藝的情況下，端頭跨度及懸頂面積大，應(yīng)力集中，端頭支架布置在部分順槽巷道中，隨工作面的推進(jìn)，向前一直推進(jìn)。

工作面采用切頂卸壓自成巷技術(shù)時(shí)，正常地質(zhì)狀況下工作面推過(guò)后，采空區(qū)頂板滯后5m基本冒落充實(shí)，巷旁擋矸支護(hù)工作無(wú)法在工作面支架的后方進(jìn)行，只能在架前進(jìn)行擋矸支護(hù)工作。當(dāng)擋矸支護(hù)在架前進(jìn)行時(shí)，如果端頭支架邊緣向巷道方向超出切縫線，將導(dǎo)致留巷寬度變小，影響后期巷道的使用;如果端頭支架向采空區(qū)方向超出切縫線，將導(dǎo)致端頭支架與擋矸支護(hù)之間有空隙，采空區(qū)矸石將向工作面內(nèi)涌入，阻礙正常生產(chǎn)。

1613A工作面運(yùn)輸巷初期將2架行內(nèi)端頭支架置于留巷內(nèi)，超前支架布設(shè)于實(shí)體煤幫側(cè)，優(yōu)化后的沿空留巷端頭支架位置如圖1所示。

3.4 噴漿

留巷后需進(jìn)行采幫側(cè)及頂板噴漿處理。根據(jù)科研單位以往留巷礦壓觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，架后0-60m區(qū)段為頂板運(yùn)動(dòng)劇烈階段。在滯后工作面距離大于60m后，圍巖運(yùn)動(dòng)減弱，可進(jìn)行初次噴漿，噴漿厚度60mm，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)礦壓監(jiān)測(cè)情況，待巷道圍巖運(yùn)動(dòng)基本穩(wěn)定后（預(yù)計(jì)滯后工作面200m）進(jìn)行復(fù)噴，噴漿厚度為40mm。噴漿材料可選用煤礦用快速密閉噴涂材料或者混凝土噴漿材料。混凝土噴漿時(shí)，必須清除墻腳的巖渣、堆積物，并對(duì)受?chē)娒孢M(jìn)行沖洗，然后調(diào)節(jié)好風(fēng)水壓和水灰比（水灰比為1：0.5），先凹后凸的順序噴漿，噴嘴距巖面0.8～1.2m均勻噴射，噴射后以表面光澤，無(wú)干斑、下墜為宜。

4? 結(jié)論

“110工法”將頂板設(shè)計(jì)位置切落，阻斷了頂板的應(yīng)力傳遞，避免了回采動(dòng)壓對(duì)采空區(qū)煤體的影響，維護(hù)了煤體的完整性。新形成的巷道，解除了高應(yīng)力環(huán)境的威脅，使得巷道變形量減小，易于維護(hù)，對(duì)于底鼓的治理效果顯著?！?10工法”關(guān)鍵技術(shù)的主要工序是恒阻大變形錨索的安裝、頂板預(yù)裂爆破鉆孔及頂板預(yù)裂爆破，均為超前施工，且可以平行作業(yè)，不影響回采速度，能夠?qū)崿F(xiàn)高效回采，工作面回采之后的擋矸處理也非常簡(jiǎn)單?！?10工法”工藝流程簡(jiǎn)單，并沒(méi)有改變現(xiàn)有的技術(shù)使用的工具，也沒(méi)有改變現(xiàn)有的采煤工藝，相比傳統(tǒng)的留巷方法，施工速度快，工藝簡(jiǎn)單，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。采用“110工法”每留巷 1000m，每面大約可多產(chǎn)近5萬(wàn)t煤，由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益無(wú)疑是非?？捎^的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王國(guó)鑫.切頂卸壓恒阻大變形錨索的受力及圍巖變形模式研究[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2017（15）：124-127.