薄及中厚煤層沿空留巷中切頂卸壓技術的應用探析

侯晉剛

（晉能控股煤業集團掌石溝煤礦，山西 高平 048400）

當前由于空留巷道技術不斷發展，因此沿空留巷在煤礦開采中得到大量的應用。本研究以煤炭運銷集團A礦9102綜采工作面運輸順槽采用切頂卸壓技術進行沿空留巷為例，選用切頂卸壓技術，這樣可以借助沿空留巷的全過程，可以給能夠使用沿空留巷的地質條件進行施工。

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1 沿空留巷地質條件

1.1 工作面頂底板巖性

本研究的研究對象為9102 工作面開采煤層9#煤層，其屬于井水平煤層的范疇。其中，工作面所在位置的地表大都選用山地，地表標高處于993～1100m范圍內[1]。而相應的工作面蓋山高度范圍在54～163m范圍內。對于一采區而言，9#煤層厚度在0.75～91.79m 范圍內，平均厚度1.59m。表1表示相應的9#煤層頂底板巖性及特征表。

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表1 9#煤層頂板及底板巖性情況表

1.2 工作面巷道布置

對于一采區而言，計劃按照巷道東西走向進行布置，而將工作面布置成為西北方向，所采用的工作面均選用長壁綜采工作面。而將9102工作面設置在采取南翼，而其左側設置為9101工作面，已回采結束。右側設置為9103工作面，其并未實施開采。

1.3 9102工作面運輸順槽斷面支護

（2）巷旁擋矸支護技術應用。當發現工作面頂板將要發生垮落現象，那么這時可以沿著空留巷采區一側巷幫輪廓線上設置相應的懸掛菱形金屬網，同時在金屬網兩端設定在巷道原有定網上面，而在下部設置成為自由垂落。與此同時需要設置支設可縮性25U型鋼點柱。當處于頂板壓力的作用下，由于設置存在可伸縮的裝置，那么將不會被頂板下壓而產生報廢的現象。對于U 型鋼點支柱垂直頂底板支設而言，通常將下段設置在實底下方，而對于上端設置有?20mm×200mm圓鋼。通常情況下，在工作面1#支架附近，這樣可以有效地保障工作人員的生命安全。通常可以將單體支柱支架設置在采空區域120m 的范圍內。當頂板壓力非常大時，那么需要增加單體支柱的長度，從而可以更好地優化頂板的壓力。

2 切頂卸壓沿空留巷技術應用

2.1 切頂卻壓技術

（1）頂板補強支護技術原理。通過分析圍巖抵抗力強的特點，這時將圍巖設置在強度相對較高的壓力場內，這樣能夠有效地優化圍巖抵抗礦山壓力破壞的強度。這時可以在頂板位置設置高強度以及高預應力恒阻錨索，并且需要在沿空留巷上方設置懸臂頂板進行懸吊支護。

（2）頂板補強支護技術應用。在開始回采的過程中，通常可以在9102 運輸順槽頂板實施補強支護，這樣可以增強頂板的支護能力。該措施主要選用恒阻錨索進行補強支護。所選用的恒阻錨索規格設定為?21.8mm×9.5m，長度為1970mm，錨固力420kN，預緊力280kN。通常要在頂板規定的下沉范圍內將錨索承擔的載荷設定在恒定阻力內，這樣能夠有效地避免因頂板承擔過大的載荷而出現頂板事故，圖2表示相應的恒阻錨索布置平面示意圖。

2.2 9102運輸順槽補強支護技術應用

（1）切頂卸壓技術原理。通常可以選用沿空留巷道采空區一側巷幫以及相應的頂板交線位置開始實施鉆孔爆破預裂切頂。通常可以借助定向爆破技術能夠有效地將采空區上覆垮落巖石與沿空留巷頂板的應力切斷，這樣可以更好地保護沿空留巷圍巖的壓力影響。為巷道提供有力的保障。

（2）切頂卸壓技術應用。在工作面回采的過程中，可以選用切頂卸壓以及預裂爆破鉆孔工作，通常在切頂線上面設置鉆孔，并且切頂線作為沿空留巷采空區一側巷幫與頂板的交線。相應的將鉆孔間距設定為500mm，而鉆孔與鉛垂線之間保持150°的夾角。通常將鉆孔直徑設定為48mm，深度設定為6.5m，并且在鉆孔內部設置三個聚能管，聚能管的參數：長度1.5m，外徑?42mm。通常可以在聚能管兩側設置相應的聚能縫，當在設置聚能管的過程中，通常需要將聚能縫與切頂直接保持一致。同時在聚能管內部設置二級煤礦許用乳膠炸藥，并且運用瞬發電雷管引爆。通常在工作面回采之前，需要開展切頂卸壓預裂爆破工作，在每次起爆之前需要設置1～10個炮眼。在開始回采之前，對于9102 運輸順槽，一般將超前的100m 內的頂板進行切除[2]。

2.3 巷旁檔矸支護技術

從問卷的調查數據來看，廬山西海的游客主要集中于廬山西海及周邊地區，省內外的游客較少，這也是影響廬山西海客源的一個重要原因。

9102 運輸順槽沿著9#煤層頂板進行挖掘，相應的斷面采用矩形設置，相應的毛寬設定為5.0m，凈寬度設定為4.8m，毛高設定為2.6m，凈高設定為2.5m，將毛斷面設定為13.0m2，相應的凈斷面設定為12.0m2。對于9102運輸順槽頂板而言將其設計成為錨桿網與錨索支護形式，兩幫選用錨網進行支護，圖1表示相應的9102運輸順槽斷面支護。

（1）巷旁擋矸支護技術原理。在實施回采之前，通常對沿空留巷頂板實施預裂爆破切頂。在對工作面進行推進時，在采空區域將會出現沿著空留巷最邊緣的位置上方頂板位置由于處在頂板切頂后，最終將會在重力的作用下形成垂直的矸石墻。

2.4 沿空留巷內動壓區域加強支護技術

（1）動壓區域加強支護技術原理。由于當圍巖壓力處于壓力下不容易出現破壞的現象，并且在拉力下范圍容易破壞的現象，這時相應的動壓力區域支護必須滿足如下要求：對于沿著空留巷動壓范圍內的頂板，通常需要設置高強度的預應力。當頂板出現持續下沉的現象時，頂板需要設置一個高強度的恒定支撐力。

（2）動壓區域加強支護技術應用。對于9102 運輸順槽而言，在工作面支架頂梁末端到采空區域方向120m的范圍內，通常可以選用2.8m單體液壓支柱以及相應的3.6mπ梁實施支護，如圖3所示。在設置支護長度時，通常需要依據沿空留巷內部設置的頂板變化情況而定，假如動壓比較明顯時，必須加強支設長度。當動壓不明顯時，那么可以適當地縮短支設長度[3]。

3 沿空留巷效果分析

將上述技術運用到工程實踐發現，9102 運輸順槽沿著空巷基本都成巷。經過觀察發現絕大部分圍巖變形非常小。極少部分出現圍巖變形的情況，頂板下沉量通常控制在200mm內，這些并不會對沿空留巷安全使用產生影響。對于圍巖變形加大的，其頂板下沉量處于200～600mm的范圍內，這將對巷道的使用產生威脅，因此可以采用起底以及支護措施，從而可以大大提升巷道的安全性。

4 結語

經過工程實踐可以看出，對于低瓦斯、無沖擊地壓薄、中厚煤層而言，本文采用如下四種沿空留巷支護：第一，預裂爆破切頂；第二，頂板補強支護；第三，巷旁擋矸支護；第四，動壓區域加強支護。通過統計發現沿空留巷成巷率達到100%，由此可以看出，該措施可以大大優化巷道強度。因此，具有推廣性。