山西馬蘭礦62711工作面切頂卸壓沿空留巷技術的應用

楊仲全

(山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦)

馬蘭礦北七2#煤層盤區為該礦正在開發的盤區，盤區走向長3 397～3 467 m，傾向長1 500 m，盤區總面積5 148 000 m2。盤區內沿北一大巷平行方向布置有北七2#煤層軌道巷(沿2#煤層布置)、北七2#煤層皮帶巷(沿2#煤層布置)、北一總回風巷(沿1#煤層布置)。62711工作面為北七2#煤層盤區首采面，該工作面煤層厚度穩定，煤厚1.00～2.40 m，平均1.90 m，結構簡單，煤層傾角1°～7°，平均2°。該工作面煤種屬瘦煤，內灰較低，但由于煤層薄，回采割底，導致灰分有較大增高，硫分約1.00%。該工作面煤層埋藏深度為435～687 m，煤層賦存穩定。煤層直接頂為細粒砂巖，厚度為4.20～ 5.54 m，平均5.12 m；老頂為均厚2.62 m的砂質泥巖；直接底為砂質泥巖，均厚1.80 m，老底為均厚2.13 m的碳質泥巖。工作面回采走向長度為 1 761 m，切眼長216 m，采用走向長壁后退式綜合機械化采煤法，全部垮落法管理頂板。本研究對該礦62711工作面切頂卸壓沿空留巷工藝的實施流程進行分析。

1 切頂卸壓沿空留巷工藝實施流程

1.1 恒阻錨索加強支護

62711軌道巷設計采用3排恒阻錨索對巷道進行超前支護(圖1)。恒阻錨索直徑為21.6 mm，長8 300 mm，鉆孔直徑32 mm，孔深8 m，施工完畢后，使用φ85 mm擴孔鉆頭擴孔，擴孔深度500 mm。第1列恒阻錨索距留巷幫650 mm，排距1 000 mm，沿巷道走向使用W型鋼帶連接；第2列、第3列恒阻錨索分別在原有錨索中間位置隔空布置，第2列恒阻錨索間的排距為2 000 mm，第3列恒阻錨索間的排距為4 000 mm，預緊力不小于28 t，恒阻器的恒阻值為(33±2)t。

圖1 恒阻錨索支護斷面(單位：mm)

1.2 切縫孔及頂板預裂爆破施工

62711工作面最大采高取2.4 m，考慮到理論計算結果及頂板巖性情況，預裂切縫孔深度設計為6.0 m。切縫孔布置于巷道采幫與頂板交接處，與鉛錘方向成10°(向采空區方向)，切縫孔直徑為 48 mm，間距設計為500 mm(圖2)[1-4]。根據現場多次裝藥觀測，最終確認4連孔爆破方式，每5孔為1組，4連孔裝藥(炸藥規格為φ35 mm×200 mm),1孔觀測。裝藥孔每孔裝3根聚能管(聚能管外徑為42 mm，內徑為36.5 mm，管長1 500 mm)，采用“3+3+2”型裝藥方式，即第1根、第2根聚能管裝3卷乳化炸藥，第3根裁切至1 m后，裝2卷乳化炸藥，封孔長度為2 m。采用頂板恒阻錨索+W鋼帶方式加固后，在確保恒阻錨索超前加固支護≥20 m的前提下，按設計參數施工切頂孔，沿工作面推進方向，依次采用聚能管裝藥方式進行預裂爆破。

1.3 架后擋矸支護

待工作面推過后，及時在機尾支架后方進行擋桿支護，按照“一梁三柱”方式打設單體支柱[5-7]。支架后0～50 m范圍內，單體排距為500 mm；支架后50～200 m范圍內，單體排距為1 000 mm。在靠近采空區側每2架單體棚子之間布置U型鋼可縮支架并鋪設鋼筋網，單體及U型鋼可縮支架須加設柱靴增加摩擦力，防止支柱及U型鋼可縮支架滑動[8-10]。鋼筋網采用φ6.5 mm鋼筋網，尺寸為1 500 mm×1 100 mm(長×寬)，與頂板鋼筋網捆扎在一起，鋼筋網之間重疊不小于65 mm，并用鐵絲捆扎。為防止漏風現象發生，在鋼筋網與采空區之間鋪設雙抗布，高度為3.4 m，上下各超出30 cm，超出部分分別固定至頂底板，并進行有效封閉。雙抗布搭縫處寬度為30 cm，固定后也進行封閉處理。架后擋矸支護見圖3。

圖2 切縫孔布置示意

圖3 架后擋矸支護示意(單位：mm)

1.4 噴 漿

待頂板垮落并穩定后(距工作面200 m外)，對垮落不充分的部位進行填充，整理巷道形狀待滿足使用要求后，進行噴漿處理[8]。

2 施工中存在的問題及應對措施

62711軌道巷留巷初期，由于現場施工經驗不足，擋矸墻U型鋼未能栽至實底，導致擋矸墻底部出現占巷現象。施工中及時修改了擋矸墻U型鋼支護施工工藝，在架設U型鋼前，須提前挖柱窩，將U型鋼架設在實底，并加強了現場施工質量考核管理工作，確保擋矸墻符合設計要求。

由于工作面頭尾推進度不一致，導致運輸機整體躥頭，支架向運輸機機頭平移了約1 m，造成部分地段擋矸墻與支架空頂面積增大，給工作面缺口支護帶來了一定影響。施工中一方面及時在空頂區域內架設了單體π型梁棚，確保空頂區域內作業安全；另一方面采取機尾多返刀、逐步向機尾方向移溜子、靠支架等方法，調整頭尾推進度，杜絕出現工作面躥頭現象。

工作面在留巷期間，U型鋼、單體、π型梁等擋矸支護材料使用量大，運輸距離遠，工人勞動強度大，運輸困難，影響了工作面的正規循環。施工中及時引進了風動單軌吊設備，有效解決了材料運輸問題，目前單軌吊已安裝完畢，調試正常后，便可投入使用。

在施工過程中，礦壓監測設備仍不完善，將給留巷段礦壓監測帶來一定的影響。目前，剩余礦壓監測設備正在安裝過程中，將盡快完善礦壓監測系統；加強切頂卸壓沿空留巷無煤柱開采期間的礦壓監測，及時掌握現場第一手資料，并對監測數據進行及時分析，總結規律，為下一步沿空留巷施工奠定基礎。

3 效果分析

截至目前，該礦62711工作面已推進215m。推進過程中，前100m范圍內巷道無明顯變化，當工作面推進至120～150m時，工作面開始出現周期來壓，現場主要表現為巷道底鼓，底鼓量為300mm；當推進至150～200m時，該段頂板整體呈現輕微下沉，表現在恒阻器 釋放位移，再次實現平衡，同時現場測量巷道高度變 形量為600 ～ 700 mm( 約有300 mm厚的浮煤) ，架 后巷高為2． 1 ～ 2． 5 m( 原巷高2． 8 m) 。由觀測分 析可知，工作面推進至100 m 時，巷道超前支護范圍 內有輕微變形; 推進至120 m 開始，隨著工作面推 進，架后20 m 范圍內為巷道壓力集中區( 開始周期 來壓) ，頂板出現下沉，下沉量為20 ～ 30 mm; 架后 20 ～ 50 m 內巷道變形速率降低，擋矸墻底部出現滑 動; 架后50 m 往后巷道頂板及擋矸墻趨于穩定。

4 結 語

以山西馬蘭礦62711工作面為例，提出了切頂卸壓沿空留巷施工方案。該方案的實施，使得該工作面可多回采原煤11.3萬t，按原煤價格410元/t計算，切頂留巷成本為1 942萬元，新增經濟效益約2 688萬元。此外，該方案的順利實施，使得原巷道得以保留，用于下一工作面的順槽，可有效緩解該礦生產銜接緊張的問題。