鎮城底礦切頂卸壓沿空留巷技術研究范文

本站小編為你精心準備了鎮城底礦切頂卸壓沿空留巷技術研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:以鎮城底礦28108工作面為研究背景，結合礦井地質條件對切頂卸壓沿空留巷技術進行研究與應用。該技術采用雙向聚能爆破技術使巷道頂板按預定方向預裂，充分利用礦井周期性來壓沿空切頂，形成對上覆巖層頂板的支撐，降低了對留巷段的應力，通過采用聯合支護技術來加強對上覆巖層頂板的支撐，并采用錨網+36U型鋼支架將采空區與留巷區隔斷。切頂卸壓沿空留巷技術在鎮城底礦成功應用，提高礦井開采效率，有效解決沿空掘巷頂板難于控制和生產接替緊張的問題，為切頂卸壓沿空留巷技術在西山煤電的應用奠定良好基礎。

關鍵詞:綜采工作面;切頂卸壓;沿空留巷;預裂爆破;支護

鎮城底礦位于山西古交市西北，井田東西走向6.6km，南北寬2～5km，井田面積16.63km2，礦井設計生產能力190萬t/a，屬高瓦斯礦井，地質條件中等。28108工作面開采8#煤層，煤層平均厚度1.5m，煤層平均傾角16.5°。工作面位于鎮城底礦二采區，工作面水平標高－580m，南為采區下山煤柱，西部為28105工作面采空區，東部為斷層保護煤柱，北為工業廣場保護煤柱。28108工作面頂板主要以砂質泥巖、細砂巖為主，巷道頂板采用錨網+錨索的支護方式，巷道兩幫采用采用18mm×2200mm等強全螺紋錨桿+W鋼帶+金屬網支護。

1切頂卸壓沿空留巷技術

28108工作面所采8#煤層，平均厚度3.2m，8#煤層直接頂為砂質泥巖、細砂巖，厚9.06m;基本頂為細砂巖、粉砂巖、泥巖，平均厚度10.8m。

1.1技術原理

切頂卸壓沿空留巷技術采用雙向聚能預裂爆破技術使巷道頂板按預定方向預裂，充分利用礦井周期性來壓沿空切頂，形成對上覆巖層頂板的支撐，降低了對留巷段的應力反應，隨著采掘的推進，后方的頂板在應力作用下按預定方向裂縫垮落形成巷幫，通過科學的支護技術實現沿空留巷。

1.2施工工藝

①在工作面切頂卸壓預定爆破區30m范圍內采用巷內恒阻大變形錨桿(索)+液壓支架進行超前支護;②施工切縫孔爆破切縫;③按預定方向進行預裂爆破;④在工作面前50m范圍采用液壓支架+Π型梁進行超前支護并對巷道的變形情況進行監測;⑤在工作面后50m范圍采用巷旁密集單體液壓支柱+液壓支架+36U型鋼支架+錨網聯合支護技術進行超后支護;⑥頂板在應力作用下按預定方向裂縫垮落形成巷幫;⑦工作面液壓支架自機頭向機尾依次抽出并調向，在工作面后100m處采用錨網+36U型鋼支架進行聯合支護，沿空留巷完成。

2頂板預爆裂技術

在28108工作面50m處點切縫眼眼位布置炮眼進行雙向聚能爆破技術使巷道頂板按預定方向預裂，并采用錨網+36U型鋼支架將采空區與留巷區隔斷切斷應力傳遞途徑，降低應力對沿空留巷段的擾動，形成對上覆巖層頂板的支撐作用。雙向聚能預裂爆破技術能夠很好地保護巷道頂板完整性［1］。

2.1預裂切縫深度的計算由于28108工作面頂板巖層主要為砂質泥巖、細砂巖，巖石的碎脹系數取值見表2。砂質泥巖的碎脹系數取1.2，中硬砂巖的碎脹系數取1.5。在設計中由于煤層變化小較穩定，可不考慮底鼓量、頂板下沉量。僅考慮采動影響和煤層頂板情況、成縫率，將數值代入公式計算出頂板預裂切縫鉆孔深度為8m。

2.2雙向聚能預裂爆破技術雙向聚能預裂爆破技術通過在巖層頂板的裂縫上鉆炮孔，采用雙向抗拉聚能裝置進行裝藥，保證巖體預裂方向與雙向聚能一致。雙向聚能爆破利用爆破所形成的聚能流在預定方向切割巖石，在形成裂隙后，通過應力波的擴縫作用增加巖石的裂縫深度及長度，將巖石拉斷。鑒于所鉆炮孔的巖石已斷裂，可降低炸藥使用量，由于雙向聚能爆破裝置對圍巖的保護，還可降低對巖體的破壞，所以雙向聚能預裂爆破技術即實現對巖體的預裂還保護了巷道頂板［2］。28108工作面巷道切縫孔布置在巷道回采側巷幫，距巷道回采側巷幫200mm切縫孔并與鉛垂線形成20°夾角，間距為0.8m，深度8m，孔徑56mm。采用1.5m特制聚能管，爆破器材使用二級煤礦許用乳化炸藥，藥卷規格為直徑35mm長200mm。將聚能管安裝于炮孔中，每孔裝5個聚能管，裝藥10卷，每次正向起爆15個孔。

3巷道支護設計受采動影響工作面

在推進過程中，需綜合考慮分區研究采取不同的支護結構和參數。

3.1超前支護區超前支護區指距工作面超前30m的范圍內巷道。由于該區域位于工作面超前采動影響區，應采用“π”型梁+單體液壓支柱+液壓支架進行聯合支護，沿巷道傾向布置鋼棚，采用“一梁三柱”即一根配型梁下三根單體液壓支柱支撐，棚距0.8m，總支護長度保證在30m以上。超前支護單體液壓支柱間距1600mm，排距800mm。超前液壓支架靠巷道下幫，距巷道中心線300mm，支架間距80mm，支架初撐力應大于15MPa。

3.2超后支護區超后支護區指距工作面后100m的沿空留巷范圍內，巷道受動壓影響嚴重該區域巷道頂板壓力較大，研究和設計了36U型鋼支架+單體柱支護+液壓支架進行擋矸支護。單體支柱排距800mm，間距400mm。36U型鋼支架必須與切縫孔連線對齊［3］。

3.3成巷穩定區成巷穩定區指工作面100m之后的范圍，該區域巷道受采動影響較小較為穩定，巷道頂板下沉量及單體支柱的壓力變化小，可將該區域臨時支護的單體液壓支柱撤掉，只保留36U型鋼支架及π型梁進行擋矸。待液壓支架撤掉后，在π型梁下加設1根單體液壓支柱形成“一梁四柱”的支護結構，支柱布置在巷道下幫，距巷道中心線300mm，初撐力應大于60MPa。

4應用效果

鎮城底礦為了驗證切頂卸壓沿空留巷技術的效果，選取28108工作面對巷道圍巖應力進行監測，距工作面60、160、320、600m處分別設置命名1個監測區。

5結語

切頂卸壓沿空留巷技術在鎮城底礦28108工作面成功應用，減少巷道掘進工作量50%，解決了鎮城底礦沿空掘巷頂板難于控制和采掘接替緊張的問題。為后期沿空留巷和雙向聚能爆破預裂技術應用提供參考依據。鎮城底礦在沿空留巷的支護方面通過采用恒阻大變形錨桿(索)+巷旁密集單體液壓支柱+液壓支架聯合支護技術，與以往砌料石和澆筑混凝土墻相比減少勞動強度和支護維修量。采用切頂卸壓沿空留巷無煤柱開采技術消除留設煤柱導致的應力集中現象，有效防治煤與瓦斯突出。同時，采用切頂卸壓沿空留巷技術減少巷道掘進量，節約資金130余萬元。具有良好的社會與經濟效益。

參考文獻:

［1］毛懷勇.唐山溝煤礦切頂卸壓沿空留巷無煤柱開采技術［J］.煤炭工程，2016，48(8):12－14.

［2］張弘弦.深部松軟破碎頂板巷道圍巖控制技術［J］.能源技術與管理，2017，42(3):7－9.

［3］李明.爆破切頂與聯合支護技術在沿空留巷中的應用研究［J］.能源與環保，2017，39(6):137-144.

作者：康波 單位：西山煤電(集團)有限責任公司