42206工作面切頂卸壓沿空留巷技術(shù)應(yīng)用

張文偉

（山西焦煤西山煤電西銘礦安裝區(qū)安裝二隊，山西 太原 030052）

伴隨著煤礦采掘機(jī)械化水平的提高，礦井開采效率有了很大提升，回采工作面推進(jìn)速度較過去有了大幅提升。但回采工作面推進(jìn)速度加快后，若巷道掘進(jìn)速度無法與工作面推進(jìn)速度相匹配，將導(dǎo)致回采工作面準(zhǔn)備滯后，出現(xiàn)礦井采掘銜接緊張甚至脫節(jié)等問題，從而限制了礦井生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提升。對于部分薄煤層工作面，巷道多布置為半煤巖巷道，巷道掘進(jìn)效率一般低于煤巷，礦井采掘比較大，工作面采掘接替緊張[1-3]。沿空留巷是當(dāng)前逐漸普及的無煤柱開采技術(shù)之一，其能夠提高工作面煤炭資源回收率，降低工作面巷道掘進(jìn)率，有效緩解礦井采掘銜接問題。目前國內(nèi)多名研究人員對沿空留巷開采技術(shù)進(jìn)行了大量研究，在巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)、留巷技術(shù)以及礦壓治理技術(shù)等方面形成了諸多成果[4-6]。

西銘礦當(dāng)前開采煤層為2#煤，煤層上覆巖層中存在一層堅硬中砂巖頂板，對工作面沿空留巷產(chǎn)生較大影響?；诖藯l件，以西銘礦42206工作面為工程背景，對爆破切頂卸壓沿空留巷技術(shù)進(jìn)行了研究，研究結(jié)果為礦井后續(xù)沿空留巷技術(shù)普及奠定了基礎(chǔ)。

“二戰(zhàn)”以后，作為戰(zhàn)敗國的日本，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)處于崩潰邊緣。1950年，日本還只能生產(chǎn)廉價而簡單的商品。朝鮮戰(zhàn)爭爆發(fā)后，日本迎來了發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的重要機(jī)遇，但是，這個階段的日本的各行各業(yè)基本都是以仿制和山寨為主，經(jīng)過近20年的野蠻生長后，日本開始著手將傳統(tǒng)手工業(yè)者的匠人精神傳承于規(guī)?；圃欤毡菊苍谌鐣掷m(xù)倡導(dǎo)匠人精神，極大地提升了日本制造的品質(zhì)。

1 工程背景

西銘礦42206工作面開采煤層為2#煤，煤層厚度平均為1.95 m，傾角平均為2°。2#煤層結(jié)構(gòu)簡單，屬于自燃煤層，開采范圍內(nèi)賦存比較穩(wěn)定。42206工作面傾向長度為201 m，走向長度為744 m。工作面地質(zhì)綜合柱狀如圖1所示。

圖1 工作面地質(zhì)綜合柱狀圖

2 巷旁充填體結(jié)構(gòu)及承載機(jī)理分析

在工作面正常推進(jìn)過程中，會引起上覆巖層逐步垮落。為確保所留巷道的正常使用，42206工作面沿空留巷使用高分子充填體作為巷旁支護(hù)體，與巷內(nèi)支護(hù)共同作用，通過及時澆筑充填體，確保巷道內(nèi)直接頂不破碎、避免與上部基本頂離層。巷旁充填體一方面起到支護(hù)作用，同時其能夠?qū)敯瀹a(chǎn)生一定的支護(hù)阻力，從而達(dá)到切頂作用。

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根據(jù)42206工作面地質(zhì)柱狀圖，2#煤上覆巖層中存在一層3.6 m厚中砂巖，其強(qiáng)度為33.6～57.1 MPa，屬于堅硬巖層。隨著42206工作面不斷地向前推進(jìn)，堅硬頂板的懸露面積也在不斷地增大，在懸露面積達(dá)到一定極值時，堅硬頂板及其上覆巖層發(fā)生破斷回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的載荷將作用在巷旁充填體及兩幫上，產(chǎn)生劇烈動壓現(xiàn)象。這種大面積來壓一旦發(fā)生，巷旁充填體和沿空留巷巷道圍巖會產(chǎn)生劇烈變形甚至失穩(wěn)破壞，導(dǎo)致巷道無法正常使用。沿空留巷頂板大面積來壓演化過程如圖2所示[6]。

補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)主要針對留巷非采煤側(cè)巷幫與回采側(cè)巷頂。非采煤側(cè)巷幫在原有支護(hù)基礎(chǔ)上，加入了鋼筋梯子梁與錨桿的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方式，錨桿每排布置2根，間距為1.5 m，排距為0.75 m?；夭蓚?cè)巷頂采用直徑17.8 mm、5.4 m長錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，每排布置1根，排距2 000 mm?？紤]到采煤工作面周期來壓影響，在工作面煤壁后方80 m范圍留巷內(nèi)采用2根單體液壓支柱配合π型梁進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，單體柱間距為2.1 m，排距1 m。

圖2 沿空留巷頂板來壓演化

3 現(xiàn)場實驗方案

根據(jù)42206工作面推進(jìn)速度，每班充填量為10.24 m3。因漿液最大輸送距離約為1 000 m，輸送泵輸送壓力應(yīng)達(dá)到0.4 MPa以上，確定選用型號為ZBYSB320/10-37型液壓雙液注漿泵，其額定流量320 L/min，額定壓力10 MPa。泵站布置于西十二庫房口，設(shè)置2臺雙液等量充填泵（一用一備），4臺攪拌桶（甲料、乙料各配2臺攪拌桶），在攪拌桶附近布置料場。泵站堆料平臺應(yīng)能放置2天使用的高水材料。

具體措施為：2#煤層直接頂板主要為中砂巖、粗砂巖互層，巖層厚度平均為6.5 m。因此，確定切頂卸壓密集鉆孔深度為6.7 m，鉆孔間距為0.6 m，鉆孔靠近充填體，與充填體距離為0.4 m。切頂鉆孔平行于巷道軸向，與水平夾角為80°，切頂鉆孔布置如圖3所示。切頂鉆孔主要作用是對頂板堅硬巖層進(jìn)行預(yù)裂，在工作面回采過程中，通過切頂孔卸壓后，利用上覆巖層載荷，使頂板及時隨著采空區(qū)側(cè)頂板的垮落而切落，能較好地保證所留巷道上方頂板的穩(wěn)定性和完整性，從而確保所留巷道圍巖的穩(wěn)定性，減少巷道圍巖變形量。

3.1 切頂卸壓方案

高水材料充填系統(tǒng)包括制漿系統(tǒng)、輸送混合系統(tǒng)和充填三部分。制漿系統(tǒng)由甲、乙兩條生產(chǎn)線組成，兩生產(chǎn)線布置方式完全相同，配制完成的單料漿分別放入相應(yīng)的攪拌桶。輸送混合系統(tǒng)由雙液泵、輸送管路和混合器組成。待漿液制備完成后，開啟雙液泵，經(jīng)輸送管路將漿液輸送到待充區(qū)域附近的混合器，混合漿液最后經(jīng)混合管到達(dá)充填作業(yè)點。

如果說“挑選第一等的工人和級差計件工資制”是科學(xué)管理對人的認(rèn)識，那么科學(xué)管理通過“標(biāo)準(zhǔn)化原理及培訓(xùn)員工”提高工作效率則更多的是對事的認(rèn)識。

圖3 切頂卸壓孔布置

3.2 充填體方案設(shè)計

（1）充填體設(shè)計

根據(jù)42206工作面地質(zhì)條件，采用理論計算、工程類比的方法，結(jié)合該巷道現(xiàn)況及留巷后用途，設(shè)計充填高水材料水灰比為1.5:1。巷旁充填體布置于采空區(qū)內(nèi)，所留巷道寬度為3.6 m，工作面回采進(jìn)度每日為4.8 m，工作面采高為2 m，因此充填體長度設(shè)計為2.4 m，高度為2.0 m，充填體寬度設(shè)計為1.8 m。

充填體采用對拉錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼筋梯子梁進(jìn)行支護(hù)。對拉錨桿間距為750 mm，排距為800 mm。對拉錨桿采用直徑20 mm、長度1 800 mm的螺紋鋼加工，鋼筋梯子梁采用直徑14 mm圓鋼焊制。充填袋外鋪設(shè)的鋼筋網(wǎng)由直徑6.5 mm的鋼筋焊接而成，網(wǎng)孔大小不大于100 mm。巷旁充填體支護(hù)如圖4所示。

圖4 巷旁充填體支護(hù)

巷旁充填體采用高水材料甲乙料混合而成，根據(jù)其基本性能和使用方法，由運(yùn)輸系統(tǒng)將甲乙兩種材料制成漿液，然后通過雙液泵經(jīng)管路分別輸送至充填區(qū)域，在即將到達(dá)待充區(qū)域之前將兩種漿液混合，混合漿液凝固形成充填體。

（2）充填設(shè)備選型及布置

為避免工作面頂板大面積垮落時沿空留巷出現(xiàn)劇烈動壓現(xiàn)象，導(dǎo)致所留巷道圍巖破壞失穩(wěn)，采用切頂卸壓方法弱化頂板，切斷所留巷道上方堅硬頂板，從而減弱巷旁充填體承載強(qiáng)度。

針對42206工作面堅硬頂板條件，擬采用切頂卸壓+高分子充填體+巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)相結(jié)合的留巷方案。

3.3 巷內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計

為保證巷道穩(wěn)定，對巷道支護(hù)進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)，設(shè)計方案如圖5所示。

圖5 沿空留墻支護(hù)方案

對于第五種觀點，不當(dāng)?shù)美f雖然解決了添附說導(dǎo)致的將原作品作者與演繹人的貢獻(xiàn)價值進(jìn)行量化的困難，但其回避了事前進(jìn)行確權(quán)的問題，使得原作品權(quán)利人陷入了任由他人對其權(quán)利進(jìn)行侵犯而束手無策，只能事后進(jìn)行救濟(jì)的境地。

3.4 使用效果

目前42206工作面已經(jīng)采完，沿空留巷長度共700 m，相比43204工作面，巷道掘進(jìn)長度減少700 m，多回收煤柱資源0.033 5 Mt。根據(jù)工作面開采期間巷道礦壓監(jiān)測情況，巷道圍巖較穩(wěn)定，頂板下沉量未超過50 mm，充填體未出現(xiàn)大面積鼓包等情況，表明該方案在42206工作面實施是可行的。工作面巷道圍巖變形情況如圖6所示。

通過以上現(xiàn)象不難推出，軌枕在脫模過程中由于兩端不同步脫出致使一端軌枕擋肩被卡在模具里，而另一端已經(jīng)脫出，從而由于軌枕自重等因素將軌枕拉裂。

肉牛養(yǎng)殖中，胃腸道疾病是十分常見的一類疾病。引起肉牛胃腸道疾病的致病原因多樣，包括致病原因和飼養(yǎng)管理。在具體診治中，應(yīng)該結(jié)合肉牛臨床癥狀，明確致病原因，采取針對性措施進(jìn)行治療，避免隨意用藥，增加藥物耐藥性，降低治療效果。

圖6 巷道圍巖變形情況

4 結(jié)論

以西銘礦42206工作面堅硬頂板條件為基礎(chǔ)，采用理論分析、現(xiàn)場試驗的方法，對堅硬頂板工作面切頂卸壓沿空留巷技術(shù)方案進(jìn)行了研究，主要結(jié)論如下：

1）伴隨著工作面推進(jìn)，堅硬頂板懸露面積不斷增大，來壓時頂板破斷回轉(zhuǎn)將產(chǎn)生劇烈動壓現(xiàn)象，易造成巷旁充填體和沿空留巷巷道圍巖發(fā)生劇烈變形甚至失穩(wěn)，導(dǎo)致巷道無法正常使用。

2）采用切頂卸壓技術(shù)對42206工作面堅硬頂板進(jìn)行卸壓，并對切頂卸壓、沿空留巷及巷內(nèi)支護(hù)方案進(jìn)行了設(shè)計。該方案的實施減弱了沿空留巷巷道頂板圍巖載荷，提高了沿空留巷巷道圍巖穩(wěn)定性。