110工法切頂留巷安全技術在張集礦的應用

李殿峰

摘要：“110工法”是指在長壁式采煤工作面通過“切頂卸壓”技術對回采巷道進行沿空留巷，從而實現1個工作面平均掘進1條順槽、同采區相鄰工作面間不留煤柱目標的新型留巷工藝。本文主要討論了“110”工法切頂留巷安全技術在張集礦的應用安全技術，以供其他類似條件工作面參考。

關鍵詞：110工法;切頂留巷;技術;應用

1? 110工法應用的原理

110工法的關鍵便在于“拉得住、切得開、下得來、護得住”，要求恒阻錨索能拉得住上覆巖層基本頂。尤其是施工時要從多方面考慮。要考慮留巷體會不會漏風，有害氣體會不會殘留。在工法的實施中首先利用恒阻錨索對巷道頂板加強支護，以保證隨后預裂頂板、切頂時不影響自動形成的巷道質量（如圖1所示）;再利用切縫鉆機施工爆破鉆孔，在頂板形成裂縫;最后通過壓力在采場周期來壓時沿著頂板的縫隙實現沿空切頂，形成巷幫，再借助巖石碎脹系數使巖石破碎后的體積增大為原來的1.3倍，壓實并隔斷采空區，從而自動形成下一條回采巷道。

2? 與傳統開采技術相比110工法的可行性

“110工法”即切頂卸壓沿空自留成巷無煤柱開采新技術，110是指一條巷道、一個工作面、零個煤柱。該工法是由中科院院士中國礦業大學何滿潮在2009年提出的。它的主要技術原理是通過頂板定向預裂切縫，通過切斷部分頂板的礦山壓力傳遞，利用頂板巖層壓力，形成切頂御壓自動成巷道，實現無煤柱開采技術的應用，使得回采一個工作面、只需掘進一個順槽巷道、另一個順槽巷道自動形成，真正實現無煤柱開采。這一工法成功地將工作面由“跳采”轉變為連續開采，實現了Y型通風巷道，降低巷道周期性的壓力，加強了施工的安全和經濟效益。與傳統采煤技術相比“110工法”一是切斷了“砌體梁”或“傳力巖梁”的壓力傳遞，成功轉化為“切頂短臂梁”;二是改變和優化了經典的圍壓分布規律;三是減少了順槽巷道掘進量50%（煤礦萬噸掘進率減少50%）;四是利用礦壓和圍巖運動，自動成巷，實現無煤柱開采;五是緩解了工作面接續緊張;六是老頂破斷引起的周期性壓力減緩或消失;七是由于切縫采動期間超前壓力大幅度減小;八是圍巖變形量，底臌量大大減小， 維修量大大減小;九是臨空巖柱壓力小和圍巖完整性好;十是消除了采空區瓦斯的威脅，降低了防滅火的難度。

3? 具體應用

淮河能源煤業公司張集礦1613A工作面在回采期間對運輸順槽進行切頂卸壓留巷施工， 工作面推進過程中，不同位置巷道受采動影響不同。工作面超前段會受到超前壓力的影響，工作面開采后，頂板開始垮落，且從垮落到穩定需要一定的時間，因此距工作面較近的架后區域不僅需要進行頂板支護，還需進行擋矸支護。

3.1 超前支護區

此段巷道位于工作面超前采動影響區，需要超前加強支護。根據110工法整體施工方案設計要求，1613A運順超前支護前期采用2組超前支架加1排20m單體支護配合鉸接梁（工字鋼）方式，待工作面回采超過超前支架時采取單體配合鉸接梁（工字鋼）支護，超前支護范圍為2排20m。

3.2 成巷穩定區（架后250m之后）

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，頂板下沉量及液壓支柱的壓力變化很小，該區域趨于穩定狀態，可將頂板臨時支護設備撤掉，保留U型可縮支架及鋼筋網進行擋矸。

3.3 端頭支架與超前支架

在煤礦采用傳統長壁開采工藝的情況下，端頭跨度及懸頂面積大，應力集中，端頭支架布置在部分順槽巷道中，隨工作面的推進，向前一直推進。

工作面采用切頂卸壓自成巷技術時，正常地質狀況下工作面推過后，采空區頂板滯后5m基本冒落充實，巷旁擋矸支護工作無法在工作面支架的后方進行，只能在架前進行擋矸支護工作。當擋矸支護在架前進行時，如果端頭支架邊緣向巷道方向超出切縫線，將導致留巷寬度變小，影響后期巷道的使用;如果端頭支架向采空區方向超出切縫線，將導致端頭支架與擋矸支護之間有空隙，采空區矸石將向工作面內涌入，阻礙正常生產。

1613A工作面運輸巷初期將2架行內端頭支架置于留巷內，超前支架布設于實體煤幫側，優化后的沿空留巷端頭支架位置如圖1所示。

3.4 噴漿

留巷后需進行采幫側及頂板噴漿處理。根據科研單位以往留巷礦壓觀測統計，架后0-60m區段為頂板運動劇烈階段。在滯后工作面距離大于60m后，圍巖運動減弱，可進行初次噴漿，噴漿厚度60mm，根據現場礦壓監測情況，待巷道圍巖運動基本穩定后（預計滯后工作面200m）進行復噴，噴漿厚度為40mm。噴漿材料可選用煤礦用快速密閉噴涂材料或者混凝土噴漿材料。混凝土噴漿時，必須清除墻腳的巖渣、堆積物，并對受噴面進行沖洗，然后調節好風水壓和水灰比（水灰比為1：0.5），先凹后凸的順序噴漿，噴嘴距巖面0.8～1.2m均勻噴射，噴射后以表面光澤，無干斑、下墜為宜。

4? 結論

“110工法”將頂板設計位置切落，阻斷了頂板的應力傳遞，避免了回采動壓對采空區煤體的影響，維護了煤體的完整性。新形成的巷道，解除了高應力環境的威脅，使得巷道變形量減小，易于維護，對于底鼓的治理效果顯著。“110工法”關鍵技術的主要工序是恒阻大變形錨索的安裝、頂板預裂爆破鉆孔及頂板預裂爆破，均為超前施工，且可以平行作業，不影響回采速度，能夠實現高效回采，工作面回采之后的擋矸處理也非常簡單。“110工法”工藝流程簡單，并沒有改變現有的技術使用的工具，也沒有改變現有的采煤工藝，相比傳統的留巷方法，施工速度快，工藝簡單，工人勞動強度低。采用“110工法”每留巷 1000m，每面大約可多產近5萬t煤，由此帶來的經濟效益無疑是非常可觀的。

參考文獻：

[1] 王國鑫.切頂卸壓恒阻大變形錨索的受力及圍巖變形模式研究[J].內蒙古科技與經濟，2017（15）：124-127.