18060 綜放工作面切頂卸壓沿空留巷的維護技術應用

王 鵬

（河南能源化工集團焦作煤業集團趙固（新鄉）能源有限責任公司，河南 新鄉 453634）

趙固一礦煤層賦存具有埋藏深度大、基巖薄、煤體節理發育等特點。由于松散層的強度遠不及一般巖層，不會產生層狀效應，工作面易出現頂板“全厚切落式”來壓現象，礦壓顯現較強烈。以往分別采用過分層開采和大采高綜采，分層開采產量低、效率低、掘進量大，采掘接替十分緊張；大采高工作面僅應用了一個工作面，設備適應性差，工作面片幫嚴重，管理困難，效果不理想。綜放開采切頂卸壓沿空留巷技術能夠很好地解決上述問題，不但能夠大幅縮減巷道掘進量，緩解采掘接替緊張問題，還能減少保護煤柱留設，提高資源回收率。

1 工程概況

18060 工作面平均埋深585.85 m，由18060 上順槽、18060 下順槽、18060 切眼等共同形成回采系統。工作面開采二1 煤層，煤層厚度1.6～6.9 m，平均4.58 m，自切眼向停采線方向逐漸變厚，平均傾角3°，煤層結構簡單（局部含有夾矸）。工作面煤層偽頂為厚度0.3～0.8 m 的泥巖，直接頂為厚度均值13.5 m 的砂質泥巖，基本頂為厚度均值7.2 m 的中粒砂巖，直接底為厚度均值25.6 m 的粉砂巖、砂質泥巖，基本底為厚度均值2.0 m 的L9 石灰巖。18060 兩順槽均沿二1 煤層頂板掘進，矩形斷面。其中上順槽凈寬5 m，凈高3.8 m，掘進寬度5.2 m，掘進高度3.9 m。在18060 工作面回采過程中，在上順槽采用切頂卸壓沿空留巷技術將該順槽保留下來，作為18050 工作面的下順槽，繼續服務18050工作面回采。工作面布置情況如圖1。

圖1 18060 工作面布置示意圖

2 切頂卸壓沿空留巷支護設計

2.1 頂板支護設計

頂板采用錨網+錨桿+錨索聯合支護。錨桿采用Ф20 mm、長度2400 mm 高強錨桿，間排距800 mm×900 mm，每排5 根，垂直頂板打設；搭配拱型高強度托板，高度36 mm，尺寸150 mm×150 mm×10 mm；采用長450 mm、寬280 mm、厚度大于5 mm、勒高大于25 mm 的W 鋼護板護表；錨桿錨固力大于100 kN，預緊扭矩大于300 N·m。錨索采用規格Ф17.8 mm×2600 mm 鋼絞線，間排距4800 mm×900 mm，每排2 根，沿兩肩窩外扎10°打設，預緊力大于150 kN。

頂板采用槽鋼梁錨索加點錨索進行補強支護。錨索采用Ф21.6 mm 鋼絞線制作，長度8300 mm，間排距1400 mm×1800 mm，預緊力不小于300 kN。每隔一排錨桿，槽鋼梁錨索與點錨索呈4-3-4-3 交替布置，槽鋼梁錨索一排4 根，點錨索一排3 根，錨索均垂直頂板打設。槽鋼梁采用14#槽鋼加工，長4500 mm，配合鋼墊板使用，鋼墊板規格200 mm×200 mm×16 mm，布置于槽鋼與頂板之間；點錨索墊板采用300 mm×300 mm×14 mm 高強度托板及KM22 鎖具。

每排錨桿、錨索使用鋼筋梯聯鎖，鋼筋梯采用Ф14 mm 圓鋼制作，長度為4870 mm。頂板網采用Ф6.0 mm 鋼筋冷拔焊接網，網片規格2100 mm×1190 mm，網孔70 mm×70 mm，網片搭接寬度不少于3 格。

2.2 幫部支護形式

幫部采用錨網+錨索支護。錨索采用Ф17.8 mm 鋼絞線，長度2600 mm，間排距900 mm×900 mm，每排5 根，肩窩錨索上仰10°，底腳錨索下扎10°，中間錨索垂直巷道幫部打設，預緊力不小于150 kN。錨索托盤采用鋼板加工，規格200 mm×200 mm×16 mm。鋼筋梯采用Ф14 mm 圓鋼制作，規格14 mm×3670 mm×70 mm。采用Ф6.0 mm 焊接網護表，網片規格2100 mm×1190 mm，網孔70 mm×70 mm，網片搭接寬度不少于3 格。

2.3 圍巖補強支護設計

18060 切眼至停采線外15 m 為圍巖補強支護范圍。補強支護滯后超前預裂切縫10 m 開始施工，滯后距離不超過30 m。若頂板破碎或爆破引起頂板淺部破碎冒落，則改為提前施工頂板補強錨索，并且在爆破前需在炮孔附近施工單體柱棚臨時支護爆破區域，如圖2 和圖3。

圖2 圍巖補強支護平面圖（mm）

圖3 圍巖補強支護斷面圖（mm）

在工作面超前支護段，頂板施工4 排平行于巷道中線的槽鋼梁錨索，其中北偏巷道中心線1100 mm 打設一排，南偏巷道中心線200 mm 打設一排，南偏巷道中心線1100 mm 打設一排，南偏巷道中心線1900 mm 打設一排，孔距1000 mm。錨索規格Ф21.6 mm×10 300 mm 鋼絞線，間排距800/900/1300 mm×900 mm，搭配槽鋼梁支護頂板，預緊力不低于300 kN。由于掘進期間實體煤幫已采用Ф17.8 mm×2600 mm 的錨索對幫部進行支護，因此幫部不再進行補強支護。

2.4 擋矸柱防護設計

采用“金屬菱形網+鋼筋焊網+鋼絲繩+可伸縮U 型鋼+連接板”組成巷旁擋矸防護。如圖4 和圖5。

圖4 巷旁擋矸防護斷面圖（mm）

圖5 巷旁擋矸防護平面圖（mm）

2.4.1 金屬菱形網+鋼筋焊網+鋼絲繩

金屬菱形網沿爆破切頂鉆孔連線布置，頂部外露與巷道頂板網搭接，底部接底，并采用鋼絲繩+鎖具固定在U 鋼梁上。

金屬菱形網外鋪設一層鋼筋焊網，兩層金屬網之間鋪設一層風筒布，防止新鮮風流進入采空區，防止采空區漏風。使用鐵絲將風筒布固定金屬網上，將金屬網固定在擋矸柱上，鉛絲頭指向采空區側。

2.4.2 可伸縮U 型鋼+連接板

可伸縮U 型鋼距巷道中線2200 mm，沿頂板爆破切頂鉆孔連線布置，間距600 mm，與頂板呈3°～5°打設（柱根扎向采空區）。可伸縮U 型鋼由兩段U 型鋼及3 副U 型鋼卡纜組成。U 型鋼型號為36U，上部U 型鋼長度2000 mm，靠采空區布置，插入頂板深度（頂板柱窩深度）不低于200 mm，確保接頂；下部U 型鋼長度2500 mm，靠巷道布置，插入底板深度（底板柱窩深度）不低于300 mm，確保接底；U 型鋼通過3 副U 卡纜搭接，搭接長度不低于500 mm，卡纜均勻分布，扭矩200 N·m。

在可伸縮U 型鋼之間采用連接板將相鄰的可伸縮U 型鋼連接起來，使可伸縮U 型鋼組成一個整體，連接板采用槽鋼制作。

2.5 滯后臨時支護設計

工作面后方300 m 范圍為滯后臨時支護區，緊鄰工作面采空區，受工作面來壓及采空區圍巖運動影響，留巷內會出現周期性圍巖應力增高、巷道變形等情況。滯后臨時支護主要采用單體柱棚支護，根據礦壓觀測結果，臨時支護逐步回撤。如圖6。

圖6 滯后臨時支護斷面圖（mm）

單體柱棚垂直巷道中線，π 型鋼梁長度4.0 m，一梁三柱，偏巷道中線1800 mm、沿巷道中線、北偏巷道中線1800 mm 各打設一根，棚距1000 mm，單體柱初撐力≥11.5 MPa，下墊鐵鞋、地梁。

3 切頂卸壓沿空留巷技術運用實效

18060 上順槽留巷前凈寬5 m，凈高3.8 m，受超前支承壓力影響，進入留巷時巷道凈寬4.6 m，凈高3.3 m，采取“切、補、護、支”工藝維護巷道，臨時支護回撤后留巷平均凈寬4.1 m，凈高2.7 m（主要為底鼓），兩幫移近率11.6%，頂底板移近率18.3%。經簡單返修后，巷道凈寬4.1 mm，凈高3.1 m，滿足接替工作面巷道使用要求。18050 接替工作面已投入使用后，繼續采用切頂留巷方式，回采期間，原留巷巷道無明顯變形，效果較好。

4 結語

切頂卸壓沿空留巷技術在18060 工作面的運用，實現了厚松散層下綜放安全開采。與分層開采相比，開采同樣厚度的煤層，可以少布置一個工作面，減少一次搬家倒面；降低巷道掘進率35%，消除了以往采掘接替存在2～4 個月接替空白期，有效地緩解采掘接替緊張的局面；取消保護煤柱，提高采區采出率3%，最大限度地開發和利用了有限的資源；實現了盤區單翼順序接替，避免了孤島工作面的產生，有利于工作面的合理布置。