“110工法”在晉圣億欣煤業有限公司的應用

李文亮

(山西晉煤集團晉圣億欣煤業有限責任公司)

山西晉煤集團晉圣億欣煤業有限公司位于山西省沁水縣龍港鎮，設計生產能力0.3 Mt/a，是晉城煤業集團旗下的一個現代化礦井，目前礦井主采15#煤層，煤層平均厚度2.5 m，采用一次采全高采煤工藝，全部垮落法控制頂板。由于巷道受采動影響礦壓顯現比較明顯，巷道底鼓嚴重處達1 m，巷道維護量大；相鄰工作面布置20 m保護煤柱，造成煤柱資源損失量大。通過前期的調研分析，提出采用“切頂卸壓無煤柱開采技術”，減少巷道掘進率，提高煤炭回收率。本項目主要是利用“切頂卸壓自成巷無煤柱開采”技術，解決存在的問題以及獲得經濟效益。

1 工程概況

XV1306工作面位于晉圣億欣煤業有限公司十五號煤一盤區，工作面標高：最低948 m ，最高1016 m。工作面傾斜長度為461.007 m(切眼中—設計停采線)，工作面走向長度為200.000 m(XV1212巷巷中—XV1213巷巷中)，其中XV1213巷“留巷”作為相鄰工作面XV1307工作面的進風順槽。XV1213巷整體成單斜構造，直接頂為K2灰巖，厚7.6 m；老頂為泥巖和K3灰巖，厚5.7 m。直接底為泥巖，厚12.4 m。XV1213巷采用錨桿+網+錨索聯合支護方式，為保證“留巷”的技術要求，采用“110工法”，對XV1213巷進行施工[1]。

2 施工方案

2.1 施工恒阻錨索

對XV1213巷在原有支護基礎上，施工恒阻錨索進行補強支護，每排施工2根φ21.8 mm×12.3 m恒阻錨索，排距為2 m，同時在切縫側采用W鋼帶+恒阻錨索進行支護，提高整體支護性能(圖1)。

圖1 恒阻錨索施工斷面

2.2 頂板預裂爆破

XV1213巷回采前采用定向爆破技術，對巷道回采側頂板距幫200 mm采取定向預裂爆破，眼距500 mm，縮短順槽側采空區頂板懸臂梁的長度，待工作面推進后，在礦壓作用下頂板將沿預裂切縫自動切落形成巷幫，既隔離了采空區又保持了巷道的完整性，可作為下一個工作面的順槽使用，實現了無煤柱開采[2]。

2.3 端頭架后支護

架后滯后維護區(架后0～200 m)支護具體方法：此段巷道位于工作面架后影響區，采空區頂板巖石垮落會對巷道頂板產生一定的摩擦作用，同時切落巷幫頂板垮落松散不密實，受采動動壓影響明顯，頂板壓力較大。因此，在架后0～200 m范圍內，采用單體柱+π型梁“一梁四柱”以及單體液壓支柱+U型鋼可縮支架進行擋矸支護，緊跟支架后擋矸[3]。在巷道中間部位布置“一梁四柱”，柱距1 000 mm，排距1 000 mm，在巷道切縫幫沿切縫線布置1排單體液壓支柱，與U型鋼可縮支架交替布置，間距500 mm，單體與U型鋼可縮支架間距為250 mm。U型鋼內掛鋼筋網和菱形網防止矸石竄入巷道(圖2)。

圖2 端頭架后支護(單位：mm)

2.4 成巷穩定區處理

成巷穩定區(架后200 m之后)支護具體方法：此段巷道，切落成巷幫在頂板不斷下沉過程中逐漸壓實，受采動影響減小，頂板下沉量及單體支柱的壓力變化很小，該區域趨于穩定狀態，將臨時支護“一梁四柱”變為“一梁三柱”，根據礦壓觀測的數據分析，再變為“一梁二柱”，直至單體支柱全部回撤，只保留U型可縮支架及鋼筋網進行擋矸[4]。

2.5 采空區隔絕處理

為減少采空區漏風，防止煤層自燃，待巷道位移沉降穩定后實行噴漿，徹底與采空區隔絕。

3 存在的問題及解決方案

3.1 底 鼓

由于受采動的影響，隨著工作面回采的推進，一部分壓力要傳遞到底板，可能引起底鼓的現象。采取的措施：一方面提高欲裂切頂的效果，降低壓力的傳遞；另一方面采用人工清理的方法，確保巷道滿足要求。

3.2 超高段的施工

針對局部地段巷道超高，影響試驗的進度，采取措施：巷道超前補強，節約時間，同時控制回采工作面的進度，使留巷維護達到預期效果。

3.3 積 水

所留巷道呈里高外底，便于積水向外疏流，不會對留巷造成影響；至于局部地段的積水，可以采用泵排的方式解決[5]。

3.4 防止煤層自燃

該礦15#煤屬于自燃煤層，為避免采空區殘留的煤自燃，首先在所留巷道回采側噴灑阻化劑，再采取風筒布隔絕的辦法，減少向采空區漏風，待巷道位移沉降穩定后實行噴漿的辦法，徹底與采空區隔絕(圖3)。

圖3 采工區處理施工

4 經濟效益計算

回收煤柱。①產出煤量：20×2.5×328×1.51×95%=2.35(萬t)；②按照噸煤售價450元計算，可以創造1 038萬元的效益。

掘進巷道的成本。掘進材料費用+人工工資+其他費用=850+2 100+1 500=4 450(元)，按4 500元測算。可少掘900 m巷道，共節省405萬元。

工程支出的費用。科研單位工程支出費+一次性投入材料費=608+545.1=1 153.1萬元。

科研費用150萬元。

監控系統費用100萬元。

直接經濟效益。新增煤柱的收入+ 節省掘進成本-工程支出的費用-科研費用-監控系統費用+自備材料=1 038+405-1 153.1-150-100+358=397.9(萬元)。

5 結 語

“110工法”在XV1306工作面的應用，實現無煤柱開采，提高煤炭回收率，消除回采工作面“三角區”懸頂面積大，解決工作面上隅角瓦斯積聚的問題，有效控制圍巖的變形，特別是改善巷道底鼓的問題，減少巷道復修次數，減輕工人勞動強度。同時，節約生產成本，創造了可觀的經濟效益和明顯的社會效益。