切頂卸壓沿空留巷支護優(yōu)化設計與應用

崔計平

（山西煤炭進出口集團鹿臺山煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048200）

1 鹿臺山煤業(yè)工作面概括

鹿臺山煤業(yè)有限公司位于沁水縣南西張村鄉(xiāng)境內(nèi)。礦井井田面積為4.7 km2，開采深度標高從+940～+610 m。礦井設計生產(chǎn)能力為60 萬t/年，為高瓦斯礦井。井田內(nèi)可采煤層為山西組的2 號煤層和15 號煤層，其中2 號煤層共劃分為兩個采區(qū)，目前一采區(qū)已經(jīng)回采完畢，二采區(qū)均位于回風大巷北翼，共有8 個工作面，其中2201—2203 工作面已回采完畢，2205 工作面正在回采，2206 工作面正在準備，其他2207—2209 工作面尚未準備。從2202 工作面開始采用切頂卸壓沿空留巷技術，將2202 軌道巷保留下來作為2203 工作面的運輸巷，目前2203 工作面已回采完成，沿空留巷技術應用效果顯著。

2 切頂卸壓沿空留巷技術原理

切頂卸壓沿空留巷技術，是指沿回采工作面前方預留巷道采空區(qū)側(cè)布置爆破切頂鉆孔，對工作面頂板進行超前預裂爆破，使頂板沿預定方向產(chǎn)生切縫，切除巷道頂板同采空區(qū)側(cè)頂板的聯(lián)系。隨著工作面的不斷推進，采空區(qū)頂板周期性來壓，巷道采空區(qū)側(cè)頂板沿切縫垮落形成留巷巷幫，進而實現(xiàn)切頂卸壓沿空留巷。

3 沿空留巷巷道支護方案

工作面推進過程中，根據(jù)巷道所受采動影響程度、巷道內(nèi)工程施工情況和巷道所處應力及穩(wěn)定狀態(tài)，結合以往現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，將巷道分為五個區(qū)域，即超前切頂區(qū)、超前支護區(qū)、端頭支護區(qū)、滯后臨時支護區(qū)、成巷穩(wěn)定區(qū)。巷道支護主要在超前支護區(qū)、端頭支護區(qū)、滯后臨時支護區(qū)，三個區(qū)域中進行。

3.1 巷道補強支護

頂板超前預切縫破后，頂板受爆破應力波的擾動，原有支護可能會松動甚至失效，出現(xiàn)頂板離層、下沉等，為了防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要對原有支護進行檢驗加固，并進行補強支護。根據(jù)以往補強支護工程經(jīng)驗，結合2205 順槽頂板巖層分布情況，設計采用錨索補強支護方案。

構造段，錨索采用3-3-3 布置，頂板補強支護錨索規(guī)格Φ21.8 mm×13 300 mm，每排布置3 根錨索，沿豎直方向布置，間排距1 000 mm×1 000 mm，靠近回采幫的錨索距回采幫800 mm，距煤柱幫4 000 mm；采用4 支樹脂藥卷錨固，上部為2 支K2335型樹脂藥卷，下部為2 支Z2360型樹脂藥卷，如圖1 所示。

圖1 構造段頂板補強支護示意圖（單位：mm）

正常段，錨索采用2-2-2 布置，頂板補強支護錨索規(guī)格Φ21.8 mm×13 300 mm，每排布置2 根錨索，沿豎直方向布置，間排距1 000 mm×1 000 mm，靠近回采幫的錨索距回采幫800 mm，距煤柱幫4 000 mm；采用4 支樹脂藥卷錨固，上部為2 支K2335型樹脂藥卷，下部為2 支Z2360型樹脂藥卷，如下頁圖2 所示。

圖2 正常段頂板補強支護示意圖（單位：mm）

3.2 滯后臨時支護

工作面后方范圍內(nèi)巷道受動壓影響明顯，壓力較大，容易出現(xiàn)頂板下沉、兩幫變形增大等情況。滯后臨時支護采用“π型梁+單體液壓支柱”組成π型梁棚的滯后臨時支護方案。滯后臨時支護頂梁選用4 mπ型梁，沿巷道方向布置，總共布置4 排，靠近采空區(qū)側(cè)的單體柱π 梁棚“一梁九柱”，單體柱間距500 mm，緊貼擋矸柱布置；其他三排單體柱π 梁棚“一梁五柱”，單體柱間距1 000 mm，如圖3 所示。

圖3 滯后臨時支護示意圖（單位：mm）

4 現(xiàn)場應用效果分析

在2205 順槽每隔50 m 布置一個測站，每個測站由1 套頂板離層監(jiān)測儀和4 個巷道表面位移測點組成。通過數(shù)據(jù)分析，巷道頂板下沉主要分三個區(qū)域。成巷后距工作面60 m 內(nèi)，受工作面采動等影響，巷道頂板下沉速度較大，最大下沉量為20 mm/d；60～130 m 內(nèi)，隨著前期壓力的釋放巷道頂板下沉量相對較小，最大下沉量為5 mm/d；130 m 之外，巷道變形趨于穩(wěn)定，最大下沉量為1 mm/d。2205 順槽頂板累計最大下沉量為730 mm。同樣方法數(shù)據(jù)分析得出，巷道兩幫累計最大變形量為453 mm，巷道變形量在合理范圍內(nèi)。說明本文設計完全滿足實踐要求。