綜采工作面切頂卸壓護(hù)巷技術(shù)的應(yīng)用與分析

王玉強(qiáng) 任永剛 周俊林

冀中能源峰峰集團(tuán)牛兒莊采礦有限公司 河北邯鄲 056201

1 工作面概況

東工廣大煤1 號(hào)工作面位于工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱東部，地面標(biāo)高+200 至+195m，工作面標(biāo)高為-200m 至-240m，開采2#煤層，煤厚平均5.5m，煤層傾角平均9°，走向長(zhǎng)度384m，傾斜長(zhǎng)度60m。北側(cè)臨近三水平皮帶下山，西側(cè)臨近二水平南翼運(yùn)輸大巷，南側(cè)臨近南工廣4 號(hào)采空區(qū)，東側(cè)臨近外52804 采空區(qū)。

2 切頂卸壓護(hù)巷原理

綜采工作面以往都是采用末端設(shè)計(jì)煤柱方式，在老空側(cè)順運(yùn)輸巷方向滯留一段長(zhǎng)度空間，此空間受巷道頂板壓力減小，而在該區(qū)域段頂板受巷道側(cè)煤柱的支撐作用發(fā)生垮落不明顯或垮落影響較小。如此一來，采煤工作面老空側(cè)支護(hù)頂板巷道帶來作用力較大的附加作用力，回采巷道依老空頂板周邊慢慢發(fā)生沉降和不同程度的損壞，甚至?xí)霈F(xiàn)壓垮性冒頂現(xiàn)象的發(fā)生。

采用切頂卸壓護(hù)巷技術(shù)就是針對(duì)以上情況的發(fā)生所提出來的，采用力學(xué)的原理，當(dāng)工作面推進(jìn)至該段時(shí)，根據(jù)聚能定向爆破技術(shù)，干擾巷道上覆圍巖整體垮落，實(shí)施預(yù)裂頂板層爆破，將該段的頂板懸臂梁結(jié)構(gòu)予以破壞，將老空區(qū)緊鄰的運(yùn)輸巷頂板實(shí)施斷裂施工，這樣一來老空側(cè)的上覆巖層將不再受整體頂板壓力的作用力和上覆頂板作用力作用在運(yùn)輸巷中，這樣以來就起到周邊及上覆頂板的護(hù)巷效果。

3 切頂卸壓護(hù)巷設(shè)計(jì)和施工工藝流程

切頂卸壓護(hù)巷設(shè)計(jì)。東工廣大煤1#工作面運(yùn)料道切頂缷壓護(hù)巷施工流程：

巷道上覆圍巖爆破施工孔及巷道上覆圍巖爆破施工：

從東工大煤1# 工作面運(yùn)料道經(jīng)31 點(diǎn)外約30m 處開始切頂卸壓，巷道上覆圍巖爆破施工孔為：間距500mm，深度13000mm，與垂直方向夾角為10°。預(yù)裂爆破時(shí)，所有爆破孔均插入8 根聚能管，其中聚能管身長(zhǎng)為1500mm，預(yù)裂孔封泥長(zhǎng)度為4.0m，按工作面推進(jìn)方向，對(duì)東工廣大煤1#運(yùn)料道進(jìn)行爆破預(yù)裂切縫，形成切頂缷壓預(yù)裂切縫線。

頂板預(yù)裂使用的特制聚能管，特制聚能管外徑為42mm，內(nèi)徑為36.5mm，管長(zhǎng)1.5m。聚能爆破使用煤礦許用炸藥，爆破孔口采用炮泥封孔。具體裝藥參數(shù)需通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

在巷道預(yù)裂設(shè)計(jì)處，聚能管放入預(yù)裂孔內(nèi)，每孔8 根聚能管，使用3+2+1+1+1+1 的裝藥方式，且根據(jù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果具體調(diào)整，封孔長(zhǎng)度2m，見下表。

4 切頂卸壓護(hù)巷施工工藝和頂板預(yù)裂切縫爆破施工

4.1 主要工藝流程

①根據(jù)設(shè)計(jì)需要，依據(jù)巷幫外側(cè)指定距離0.5m 線為基準(zhǔn)，沿巷道煤壁側(cè)頂板準(zhǔn)確標(biāo)出所需預(yù)裂孔間距和位置，預(yù)裂孔表面布置在一條直線上，鉆孔間距0.5m。

②調(diào)整鉆機(jī)位置，使鉆機(jī)鉆臂與預(yù)裂鉆孔連線垂直；

③使用直徑為48mm 的專用鉆頭，按照上述角度和垂直位置，在巷道煤壁側(cè)上覆巖層鉆孔預(yù)標(biāo)注位置準(zhǔn)確定位，并進(jìn)行預(yù)裂孔的施工，預(yù)裂孔深度為13m，預(yù)裂孔施工過程中按照操作規(guī)程進(jìn)行預(yù)裂孔的施工，且保證預(yù)裂孔平直度。

④施工前先用鉆機(jī)在距離第一個(gè)鉆孔3m 至5m 處打探測(cè)孔觀察頂板硬度變化，確定鉆孔裝藥量，要求打透老頂三分之二。

4.2 頂板預(yù)裂切縫爆破施工

頂板預(yù)裂切縫爆破使用聚能拉張切縫爆破方法，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)頂板預(yù)裂預(yù)施工的單個(gè)孔和多個(gè)孔聯(lián)孔施工對(duì)所保護(hù)巷道頂板上覆巖層進(jìn)行預(yù)裂爆破施工，根據(jù)多孔爆破試驗(yàn)掌握的最佳預(yù)裂施工方案進(jìn)行頂板預(yù)裂爆破施工，具體工藝流程如下：

①對(duì)預(yù)裂鉆孔施工完的預(yù)裂鉆孔中安裝BTC-1500型聚能管，外徑42mm，內(nèi)徑36.5mm，管長(zhǎng)1500mm，每鉆孔安裝8 根聚能管，聚能管安設(shè)至孔底。

②在聚能管中放置礦用許用炸藥，裝藥量以試結(jié)果而定，初定每孔10卷，藥包外徑Ф32mm，長(zhǎng)300mm。每個(gè)聚能炮孔在裝藥前，先在巷道內(nèi)按照爆破裝藥設(shè)計(jì)參數(shù)從孔底聚能管開始連續(xù)裝藥，并安設(shè)雷管和引線，然后將引線穿過第二根聚能管，并將第二根聚能管與第一根聚能管用專用連接件連接，然后在第二根管內(nèi)開始連續(xù)裝藥并安設(shè)引線，重復(fù)按照上述方法，依次完成全部聚能管裝藥，每個(gè)聚能管設(shè)置一個(gè)雷管，未裝藥聚能管則不需雷管。爆破方式：采用正向爆破方式，孔內(nèi)串聯(lián)連線，孔與孔之間并聯(lián)連線，使用煤礦許用炸藥和煤礦許用電雷管。

③孔口用炮泥封孔，封孔長(zhǎng)度不低于4.0m。

④按照煤礦安全操作作業(yè)規(guī)程規(guī)定設(shè)置安全放炮距離，并組織爆破工作。

⑤爆破后組織生產(chǎn)技術(shù)部人員及時(shí)對(duì)爆破效果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)并分析，保證頂板預(yù)裂縫率在75%以上，

4.3 頂板預(yù)裂爆破效果監(jiān)測(cè)方法

預(yù)裂孔施工完畢一個(gè)，就對(duì)預(yù)裂孔進(jìn)行一個(gè)編號(hào)管理，并對(duì)每個(gè)預(yù)裂孔在預(yù)裂爆破切縫后進(jìn)行炮孔裂縫評(píng)估統(tǒng)計(jì)，建立預(yù)裂施工孔統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬。

（1）檢測(cè)方案。采用“表面—孔內(nèi)探測(cè)相結(jié)合”的方法，對(duì)預(yù)裂孔表面裂縫、孔內(nèi)裂縫使用檢測(cè)儀檢測(cè)。

（2）檢測(cè)儀器和設(shè)備。

①防爆相機(jī)進(jìn)行巷道表面照相，檢測(cè)定向預(yù)裂縫表面聯(lián)通情況

②鉆孔自動(dòng)成像儀：鉆孔內(nèi)部探測(cè)成像，檢測(cè)定向預(yù)裂縫孔內(nèi)擴(kuò)展情況

③檢測(cè)步驟及評(píng)價(jià)指標(biāo)：

第一步：預(yù)裂鉆孔后預(yù)裂爆破前，鉆孔編號(hào)，預(yù)裂孔自動(dòng)成像儀探測(cè)成孔效果和裂隙情況。

角度誤差率：K1=α 設(shè)計(jì)-α 實(shí)際/α 設(shè)計(jì)≤10%

鉆孔平直率：K2=L 坑洼/L 鉆孔≤10%

第二步：鉆孔自動(dòng)成像儀內(nèi)部探測(cè)，檢測(cè)定向預(yù)裂縫孔內(nèi)擴(kuò)展情況。

孔內(nèi)裂縫率：K3=L 孔內(nèi)裂縫/L 有效鉆孔長(zhǎng)度≥75%。