綜放工作面沿空留巷切頂卸壓護(hù)巷技術(shù)初探

＊張銀虎

（汾西礦業(yè)集團(tuán)水峪煤業(yè) 山西 032300）

煤炭作為一種不可再生資源，對(duì)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及工業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)起到非常關(guān)鍵的作用。隨著我國煤礦資源的陸續(xù)開采和使用，現(xiàn)階段可用的煤炭資源總量正在不斷降低，由于傳統(tǒng)煤炭開采工作中，通過留設(shè)保護(hù)煤柱的方法造成大量的煤炭資源無法得以充分開采，整個(gè)煤炭資源的回收效率相對(duì)較低，同時(shí)所形成的煤炭資源浪費(fèi)問題也越來越明顯。通過沿空留巷切頂卸壓技術(shù)的有效應(yīng)用，作為一種新型的無煤柱開采工藝技術(shù)方法，不但可以全面提高煤炭資源的開采工作效率，同時(shí)還可以進(jìn)一步提高礦井的使用年限，有效減少不必要的煤礦巷道掘進(jìn)施工量，同時(shí)進(jìn)一步解決煤礦開采工作當(dāng)中存在的接替緊張問題，是現(xiàn)階段我國煤炭資源開采工作中，比較常用的一種開采工作方法，受到我國各大煤礦開采工作單位的高度重視。

1.工程概況

有效結(jié)合我國某地區(qū)一處煤礦開采工作面展開分析和研究，煤礦開采工作面整體的開采總量相對(duì)較大，在煤礦開采過程中在煤礦巷道井下，有效實(shí)施沿空留巷切頂卸壓技術(shù)。綜放工作面的實(shí)際寬度為285m，開采工作面預(yù)計(jì)開挖總長(zhǎng)度為660m，回采工作面和切眼齊平的條件下進(jìn)行嚴(yán)控留巷實(shí)際的留巷長(zhǎng)度大小為430m，留巷的實(shí)際寬度大小為45m，凈寬度大小為43m，煤礦開采巷道的總高度為37m。

通過對(duì)煤礦開采綜放工作面的地質(zhì)條件構(gòu)成情況進(jìn)行勘察和分析，其中頂煤部分的平均厚度為2.5m，開采工作面的頂部位置包含2.8m厚的泥巖，表面呈黑色塊狀，同時(shí)泥巖的致密性較高，屬于比較堅(jiān)硬的巖層結(jié)構(gòu)。頂部為6.5m厚的中顆粒砂巖結(jié)構(gòu)，開采工作面的底部位置存在1.2m厚的泥巖結(jié)構(gòu)。

2.切頂卸壓巷道保護(hù)技術(shù)應(yīng)用分析

(1)技術(shù)工藝分析

切頂卸壓主要是指在煤礦的開采工作過程中，受力比較集中的區(qū)域范圍，或者是煤礦巷道頂部區(qū)域，采取定向聚能爆破處理的方法展開切頂卸壓操作。通過切頂卸壓技術(shù)工藝的有效應(yīng)用，可以有效解決懸頂問題，同時(shí)進(jìn)一步控制沿空留巷頂板位置，懸臂梁產(chǎn)生的負(fù)荷以及旋轉(zhuǎn)變形壓力，以此來有效降低巷道內(nèi)部支護(hù)荷載的作用力大小，從基礎(chǔ)上解決煤礦巷道的受力條件。

(2)爆破參數(shù)確認(rèn)

在綜放工作面爆破工作過程中，通過使用Ⅲ級(jí)煤礦允許使用的乳化炸藥來進(jìn)行爆破處理。針對(duì)煤礦巷道1～5號(hào)段煤礦使用毫秒延時(shí)雷管進(jìn)行爆破，可以通過使用導(dǎo)爆索或者是地形聚能管進(jìn)行爆破處理。根據(jù)爆破工作理論的詳細(xì)計(jì)算和分析，在煤礦巷道綜放工作面頂板位置進(jìn)行取樣分析，初步設(shè)定將爆破過程中的爆破孔傾斜角度設(shè)定為70°，同時(shí)炮孔的直徑大小設(shè)定為45mm，深度設(shè)定為11m，切頂部分的長(zhǎng)度為6.5m，封孔部分的長(zhǎng)度為5m，爆破孔之間的間距大小設(shè)定為600mm，爆破裝藥總量為450g/m，通過使用孔洞底部不耦合連續(xù)裝藥處理工作方法，保證聚能藥包實(shí)現(xiàn)定向的斷裂與爆破工作。

(3)爆破效果分析

在爆破工作過程，通過使用可調(diào)節(jié)式氣動(dòng)膠槍，將爆破工作所使用的乳化炸藥，直接注射到聚能管當(dāng)中，并且保證單節(jié)聚能管的長(zhǎng)度為2m。聚能管在使用過程中必須要使用專業(yè)的連接器件以及加固螺絲進(jìn)行固定處理，最后通過使用細(xì)鐵絲將構(gòu)件之間直接進(jìn)行連接，確保聚能管之間的充分綁扎牢固。聚能管的扣蓋需要朝向采空區(qū)域的一側(cè)范圍，同時(shí)每一節(jié)聚能管需要安裝一個(gè)D500mm的鉆孔定位塊，可以有效保證聚能的方向和預(yù)裂的方向處于同一方向上。

根據(jù)上述的爆破工作方法，對(duì)孔洞內(nèi)部的縱向裂縫的產(chǎn)生程度和裂縫的長(zhǎng)短，可以有效判斷出預(yù)裂切頂爆破工作效果的好壞，同時(shí)可以有效分析出爆破的孔洞間距大小是否符合切頂卸壓工作要求。如果在觀測(cè)孔當(dāng)中沒有發(fā)現(xiàn)縱向裂縫，或者只存在少量的縱向裂縫問題，則說明炮孔的孔間距大小偏大，需要進(jìn)一步控制炮孔之間的間距大小。如果在觀測(cè)孔當(dāng)中發(fā)現(xiàn)縱向的裂縫實(shí)際長(zhǎng)度達(dá)到裝藥程度的60%以上，則說明炮孔之間的間距大小設(shè)置合理。如果在觀測(cè)孔當(dāng)中發(fā)現(xiàn)縱向裂縫的實(shí)際長(zhǎng)度，達(dá)到裝藥總長(zhǎng)度的90%以上，同時(shí)孔洞內(nèi)部存在巖石破碎等問題，則說明炮孔的間距偏小需要進(jìn)一步提高破孔之間的設(shè)置間距。相關(guān)工作人員通過使用窺視儀器設(shè)備，對(duì)炮孔內(nèi)部展開窺視和分析，其中所得出的檢查結(jié)果如圖1所示。

圖1 炮孔窺探效果

在確定爆破工作之后，孔洞內(nèi)部都產(chǎn)生了不同程度的縱向裂縫問題，但是所產(chǎn)生的裂縫實(shí)際長(zhǎng)度相對(duì)較短，同時(shí)裂縫問題的整體分布不是均勻存在，也沒有非常明顯的定向擴(kuò)展規(guī)律，同時(shí)在14m位置產(chǎn)生巖石碎片，沒有產(chǎn)生明顯的塌孔問題，則說明此爆破工作并沒有達(dá)到預(yù)先設(shè)定的要求。

3.切頂卸壓技術(shù)工藝應(yīng)用優(yōu)化方案

針對(duì)前期爆破工作當(dāng)中沒有達(dá)到預(yù)期的工作效果，通過現(xiàn)場(chǎng)的打鉆取芯對(duì)比分析和原本存在的地質(zhì)勘察工作資料信息之間進(jìn)行對(duì)比，從中發(fā)現(xiàn)信息參數(shù)之間的差異性比較明顯，因此需要對(duì)炮孔的爆破程度進(jìn)行重新計(jì)算和確認(rèn)。通過對(duì)切頂高度大小進(jìn)行計(jì)算，有效保證綜放工作面在爆破過程中的頂板垮落之后，煤矸石可以全面充滿整個(gè)采空區(qū)域，同時(shí)通過對(duì)炮孔的實(shí)際長(zhǎng)度計(jì)算和分析，有效得到頂部煤層和頂板煤矸石，充分填滿整個(gè)采空區(qū)域之后，實(shí)際的切頂高度大小為18.5m。相關(guān)工作人員通過對(duì)頂板位置的柱狀圖像展開分析和研究，從中確認(rèn)出沿空留巷的頂板位置上方，垂直度超過16m的范圍之內(nèi)，其中存在不同程度的頂層弱化情況，因此需要對(duì)炮孔的實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算。通過采取抽芯結(jié)果對(duì)比和分析之后，有效結(jié)合以往的礦井爆破工作經(jīng)驗(yàn)，將最終的炮孔長(zhǎng)度設(shè)定為16m，以此來充分保證關(guān)鍵位置的爆破效果，有效滿足綜放工作面沿空留巷切頂卸壓的工作要求，如圖2。

圖2 切頂卸壓工藝優(yōu)化

4.卸壓優(yōu)化處理工作之后的整體效果分析

通過對(duì)確定卸壓工作方案展開全面優(yōu)化和改進(jìn)之后，整體的爆破工作效果，相比于沒有優(yōu)化之前的效果得到了明顯提升?；具_(dá)到預(yù)先設(shè)定的爆破預(yù)期工作效果和目標(biāo)，留巷工作結(jié)束之后通過對(duì)周圍圍巖結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，可以看出整個(gè)巷道的整體變形量相對(duì)較小，可以有效滿足煤礦巷道的重復(fù)性使用工作要求。相關(guān)工作人員通過對(duì)爆破工作效果進(jìn)行分析，通過使用窺視儀器設(shè)備進(jìn)行觀察，從中可以看出預(yù)裂切頂爆破處理之后，孔洞內(nèi)部產(chǎn)生了明顯的縱向裂縫情況，同時(shí)實(shí)際的裂縫長(zhǎng)度達(dá)到了裝藥總長(zhǎng)度的60%，孔的內(nèi)部也沒有產(chǎn)生比較明顯的巖石破碎問題，則可以證明預(yù)裂爆破工作的效果非常明顯，同時(shí)炮孔之間的間距大小符合設(shè)計(jì)工作要求，爆破工作之后切縫線構(gòu)成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)面，同時(shí)預(yù)裂切頂爆破工作完成之后，沒有對(duì)留巷頂板造成嚴(yán)重的影響和破壞，同時(shí)也沒有對(duì)煤礦巷道的錨索固定位置形成嚴(yán)重的干擾?；夭晒ぷ髅娴讲煽諈^(qū)域和頂部區(qū)域關(guān)鍵層垮落緩慢下沉，同時(shí)不存在隨采隨垮的壓力集中性問題。

通過對(duì)煤礦巷道的實(shí)際變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展開分析和研究，根據(jù)留巷之后的實(shí)際工作情況，將其分為三段對(duì)巷道的礦體壓力進(jìn)行分析，分為前段0～140m，中段140～300m，后段300～380m。通過對(duì)不同煤礦巷道監(jiān)測(cè)段的礦體壓力監(jiān)測(cè)和分析，從中可以得出整個(gè)綜放工作面的受力結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對(duì)較高，同時(shí)并沒有產(chǎn)生明顯的位移變化情況，整個(gè)巖孔留巷切頂卸壓技術(shù)的應(yīng)用效果非常明顯，有效保證整個(gè)煤礦巷道開采工作的高效率和高質(zhì)量進(jìn)行。

5.結(jié)語

綜上所述，預(yù)裂切頂爆破技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用過程中，關(guān)鍵工作要點(diǎn)是確定合理的爆破工作參數(shù)，通過使用預(yù)裂爆破切頂卸壓技術(shù)，不會(huì)對(duì)留巷頂板形成嚴(yán)重的干擾和破壞，同時(shí)也不會(huì)對(duì)巷道的頂板錨索位置以及巖體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的影響。爆破工作完成之后的切縫線有效形成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)面，整個(gè)回采工作面區(qū)域頂部關(guān)鍵層垮落緩慢下沉，同時(shí)不存在隨采隨垮壓力集中聚集等不良問題，整個(gè)煤礦開采工作的安全性得到了全面保障，同時(shí)不會(huì)造成大量的煤炭資源浪費(fèi)問題。