煤礦爆破切頂卸壓沿空留巷開采技術(shù)討論

摘要：現(xiàn)階段，我國(guó)進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展時(shí)期，受新政策影響，煤礦開采方式發(fā)生明顯變化。深入探討了煤礦爆破切頂卸壓沿空留巷開采技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了爆破切頂卸壓與沿空留巷開采兩種方法，旨在提高煤礦開采效率、降低成本并增強(qiáng)安全性。概述了爆破切頂卸壓與沿空留巷開采技術(shù)的基本原理和操作步驟，進(jìn)而分析了兩者結(jié)合應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)及在實(shí)際操作中的注意事項(xiàng)。案例分析與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分享驗(yàn)證了該技術(shù)的有效性和實(shí)用性，為煤礦開采行業(yè)提供了有益的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：煤礦;爆破切頂;卸壓;沿空留巷;開采隨著全球能源需求的不斷增長(zhǎng)，煤炭作為重要的能源資源，在各國(guó)能源結(jié)構(gòu)中仍占據(jù)重要地位。然而，傳統(tǒng)的煤礦開采方法往往伴隨著高風(fēng)險(xiǎn)和高成本，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定影響。為了提高開采效率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)，并減少對(duì)環(huán)境的影響，煤礦行業(yè)一直在探索更為先進(jìn)、環(huán)保的開采技術(shù)。在此背景下，沿空留巷開采技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它能夠有效提高煤炭資源的回收率，減少巷道掘進(jìn)量，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。而爆破切頂卸壓技術(shù)作為一種輔助手段，能夠進(jìn)一步提高沿空留巷開采的效果，通過精確控制爆破，實(shí)現(xiàn)頂板的預(yù)裂和卸壓，為沿空留巷創(chuàng)造更為安全的條件。

1煤礦爆破切頂卸壓技術(shù)概述

煤礦爆破切頂卸壓技術(shù)是一種通過在煤礦井口或工作面鉆取一定深度的孔洞，并在其中放置爆炸物進(jìn)行引爆的方法，旨在迅速釋放井內(nèi)或工作面的壓力。這種技術(shù)主要應(yīng)用于堅(jiān)硬頂板難以自然垮落的情況，通過爆破手段使頂板巖層破斷，減小裸露面積，從而避免大范圍突然垮落可能引發(fā)的強(qiáng)大沖擊力和災(zāi)害。

在實(shí)施過程中，首先需確定合理的爆破參數(shù)，包括鉆孔的深度、孔徑以及爆破物的類型和數(shù)量［1］。隨后，在預(yù)定的位置鉆孔，并精確地放置爆炸物。引爆后，爆炸產(chǎn)生的能量會(huì)迅速釋放井內(nèi)或工作面的壓力，同時(shí)使部分頂板巖層斷裂并垮落，從而在采空區(qū)形成墊層，減輕上方巖層的應(yīng)力集中。

此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于其快速、高效且相對(duì)安全。通過爆炸方式迅速完成泄壓，顯著縮短了傳統(tǒng)手動(dòng)泄壓所需的時(shí)間，并降低了相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于爆破操作可以遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行，因此也保障了工作人員的安全。

然而，煤礦爆破切頂卸壓技術(shù)也存在一定的挑戰(zhàn)和限制。例如，卸載范圍不易精確掌握，可能需要對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行多次試驗(yàn)和調(diào)整。同時(shí)，爆破技術(shù)需要持續(xù)改進(jìn)，以進(jìn)一步提高其安全性和效率。

2沿空留巷開采技術(shù)概述

沿空留巷開采技術(shù)是一種在煤礦開采過程中，將上一區(qū)段的順槽重新支護(hù)，留給下一個(gè)區(qū)段使用的方法，旨在最大限度地回收資源和避免煤體損失。這種技術(shù)的實(shí)施涉及多個(gè)關(guān)鍵步驟和要素。

首先，沿空留巷的位置選擇至關(guān)重要，它通常位于采空區(qū)邊緣，需要根據(jù)礦井的地質(zhì)條件、采礦方法以及煤層特性來(lái)精確確定。這一步驟確保了留巷的穩(wěn)定性和安全性。

其次，支護(hù)設(shè)計(jì)是沿空留巷技術(shù)的核心。根據(jù)煤層圍巖的情況、巷道的長(zhǎng)度和寬度等參數(shù)，設(shè)計(jì)人員會(huì)選擇合適的支護(hù)材料和技術(shù)，以確保巷道的穩(wěn)定性和安全性。這包括使用鋼結(jié)構(gòu)骨架、無(wú)機(jī)有機(jī)混合結(jié)構(gòu)等形式來(lái)增強(qiáng)巷道的承載能力［2］。

在實(shí)際操作中，沿空留巷的開挖施工也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。施工人員會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和地質(zhì)條件，采用合適的開挖方法和設(shè)備來(lái)進(jìn)行巷道的開挖工作。這一過程需要嚴(yán)格控制巷道的尺寸和形狀，以確保其符合設(shè)計(jì)要求。

沿空留巷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)顯而易見。它不僅能夠提高煤炭資源的回收率，減少巷道掘進(jìn)量，從而降低生產(chǎn)成本，還能緩解采掘接替緊張的狀況，延長(zhǎng)礦井的服務(wù)年限。此外，沿空留巷技術(shù)還可以避免區(qū)段煤柱的損失，進(jìn)一步提高開采效率。

3煤礦爆破切頂卸壓沿空留巷開采關(guān)鍵技術(shù)3.1雙向聚能爆破技術(shù)

爆破切頂卸壓沿空留巷開采技術(shù)所產(chǎn)生的爆破能量會(huì)對(duì)巷道頂板與周邊圍巖造成一定破壞，為保證沿空留巷質(zhì)量，必須加以控制。傳統(tǒng)不耦合爆破技術(shù)會(huì)對(duì)四周圍巖穩(wěn)定性與完整性造成嚴(yán)重沖擊。因此，本工程借助雙向聚能爆破技術(shù)開展后續(xù)工作，其機(jī)理為憑借聚能管的特殊結(jié)構(gòu)，在聚能管中開鑿一排微孔，這些微孔根據(jù)對(duì)稱分布原則排列，確保可以通過對(duì)稱能量束的方式使爆破能量?jī)A斜，需要注意的是能量束方向需與巷道平行。

3.2巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)

爆破切頂沿空留巷開采技術(shù)所產(chǎn)生爆破能量會(huì)對(duì)巷道圍巖造成沖擊，增加爆破切頂難度，因此必須對(duì)巷道內(nèi)部支護(hù)進(jìn)行嚴(yán)格控制［3］。為保證巷道圍巖穩(wěn)定性，常選擇常規(guī)錨索支護(hù)與U型鋼支護(hù)兩種支護(hù)方式。常規(guī)錨索支護(hù)需選用長(zhǎng)度不小于5 m的加強(qiáng)錨索，利用其懸吊、補(bǔ)強(qiáng)和擠壓聯(lián)接作用來(lái)確保圍巖的穩(wěn)定性。而U型鋼支護(hù)則是一種被動(dòng)支護(hù)手段，可以幫助頂板完成壓力釋放，維系巷道頂板穩(wěn)定性，避免巷道圍巖發(fā)生變化。

3.3臨時(shí)加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)

工作開始前，需完成超前支架、高密度單體支柱等支護(hù)措施設(shè)置，具體位置為巷道工作面20～30 m。支護(hù)完成后，才能進(jìn)行掘進(jìn)，以避免對(duì)巷道圍巖造成破壞。對(duì)沿空巷道而言，其所受的干擾有兩種，一種是由工作面前方回采引起的，另一種是由其后面的周期性擠壓引起的。在這種情況下，巷道是最易產(chǎn)生變形的，為此，應(yīng)以工作面為基準(zhǔn)，在前、后兩側(cè)分別采用臨時(shí)加固支護(hù)。本項(xiàng)目擬采取兩種不同的支護(hù)方式，即在圍巖條件良好的情況下，將U型鋼支護(hù)，利用U型鋼的伸縮性能，使U型鋼在受壓后，其收縮與巷道的變形保持一致，達(dá)到卸壓穩(wěn)定的目的。但在高應(yīng)力和不良圍巖條件下，用U形鋼筋已無(wú)法保證其支護(hù)效果，必須用具有較高支護(hù)性能的支護(hù)型支架替代。

4爆破切頂卸壓與沿空留巷開采的結(jié)合應(yīng)用爆破切頂卸壓技術(shù)與沿空留巷開采技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，在煤礦開采中具有顯著的優(yōu)勢(shì)和實(shí)際效果。這種結(jié)合不僅提高了開采效率，還增強(qiáng)了工作面的安全性。

首先，爆破切頂卸壓技術(shù)通過精確控制爆破，實(shí)現(xiàn)頂板的預(yù)裂和卸壓。在沿空留巷開采過程中，堅(jiān)硬的頂板往往難以自然垮落，這會(huì)給巷道的穩(wěn)定性和安全性帶來(lái)威脅。而爆破切頂卸壓技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地解決這個(gè)問題。在工作面后方進(jìn)行爆破操作，使頂板巖層破斷并垮落，從而在采空區(qū)形成墊層，減輕上方巖層的應(yīng)力集中，為沿空留巷創(chuàng)造更為安全的條件。

其次，沿空留巷開采技術(shù)能夠最大限度地回收資源和避免煤體損失。在傳統(tǒng)的開采方法中，為了保護(hù)工作面，常常需要留設(shè)大量的煤柱，這不僅造成了資源的浪費(fèi)，還增加了生產(chǎn)成本。而沿空留巷開采技術(shù)通過重新利用上一區(qū)段的順槽，減少了巷道的掘進(jìn)量，提高了煤炭資源的回收率。同時(shí)，這種技術(shù)還能緩解采掘接替緊張的狀況，延長(zhǎng)礦井的服務(wù)年限。

當(dāng)爆破切頂卸壓技術(shù)與沿空留巷開采技術(shù)結(jié)合應(yīng)用時(shí)，可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)。爆破操作可以為沿空留巷提供更為安全的條件，而沿空留巷技術(shù)則能進(jìn)一步提高資源的回收率。這種結(jié)合應(yīng)用不僅提高了開采效率，還降低了生產(chǎn)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)［4］。

在實(shí)際應(yīng)用中，這種結(jié)合技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的效果。例如，在某些煤礦的開采過程中，通過爆破切頂卸壓與沿空留巷開采的結(jié)合應(yīng)用，成功提高了煤炭資源的采出率，減少了巷道掘進(jìn)量，同時(shí)降低了生產(chǎn)過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。這些實(shí)際成果證明了這種結(jié)合技術(shù)在煤礦開采中的有效性和實(shí)用性。

5案例分析與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分享

在煤礦開采領(lǐng)域，爆破切頂卸壓與沿空留巷開采的結(jié)合應(yīng)用已經(jīng)在實(shí)際操作中取得了顯著成效。以下是一個(gè)具體的案例分析以及在實(shí)際操作過程中的經(jīng)驗(yàn)分享。

某大型煤礦在開采過程中遇到堅(jiān)硬頂板問題，傳統(tǒng)開采方法難以有效解決，同時(shí)巷道掘進(jìn)成本也居高不下。為提高開采效率和安全性，該煤礦決定嘗試爆破切頂卸壓與沿空留巷開采的結(jié)合應(yīng)用。

在實(shí)施過程中，技術(shù)團(tuán)隊(duì)首先進(jìn)行了詳細(xì)的勘探和規(guī)劃，確定了合理的爆破參數(shù)和沿空留巷的設(shè)計(jì)方案。精確的鉆孔和爆破操作成功實(shí)現(xiàn)了頂板的預(yù)裂和卸壓，為后續(xù)沿空留巷的開挖創(chuàng)造了有利條件。

在沿空留巷的開挖過程中，團(tuán)隊(duì)采用了高強(qiáng)度的支護(hù)結(jié)構(gòu)，確保了巷道的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，及時(shí)調(diào)整了開挖和支護(hù)方案，有效應(yīng)對(duì)了地質(zhì)條件的變化［5］。

此次嘗試取得了顯著成效，不僅提高了煤炭資源的回收率，還降低了生產(chǎn)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。團(tuán)隊(duì)也積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：

（1） 前期的勘探和規(guī)劃至關(guān)重要，只有充分了解地質(zhì)條件和煤層特性，才能制定出合理的實(shí)施方案。

（2） 爆破操作需要精確控制，以確保卸壓效果和安全性。在實(shí)際操作中，應(yīng)密切關(guān)注爆破參數(shù)的選擇和調(diào)整。

（3） 沿空留巷的開挖和支護(hù)需要密切配合，以確保巷道的穩(wěn)定性和安全性。在實(shí)際操作中，應(yīng)注重實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，及時(shí)調(diào)整方案。

通過此次實(shí)踐，該煤礦成功驗(yàn)證了爆破切頂卸壓與沿空留巷開采結(jié)合應(yīng)用的可行性和有效性。這一經(jīng)驗(yàn)也為其他煤礦提供了有益的參考和借鑒，推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。

6結(jié)語(yǔ)

煤礦爆破切頂卸壓沿空留巷開采技術(shù)作為一種創(chuàng)新的開采方法，不僅顯著提高了煤炭資源的回收率，降低了生產(chǎn)成本，還在很大程度上提高了開采過程的安全性。深入的技術(shù)討論和案例分析，可以清晰地展示這一技術(shù)在煤礦開采中的廣闊應(yīng)用前景。未來(lái)，隨著科技的不斷進(jìn)步和行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，我們期待這一技術(shù)能夠進(jìn)一步得到優(yōu)化和完善，為煤礦開采帶來(lái)更加革命性的變革，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的綠色、高效、安全發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：文學(xué)禮，河南南陽(yáng)人，助理工程師，本科，研究方向：采煤工程。