【摘 要】轎子山煤礦根據(jù)9103綜采工作面頂板巖性及工作面條件，采用在頂板上施工炮眼預裂頂板，使其在回采后受采動壓力作用下，達到一種切頂卸壓的效果，并在臨時支護的配合下，預留住9103運輸順槽巷道。本文根據(jù)轎子山煤礦9103運輸順槽預留巷道周圍地質(zhì)條件，設計了切頂卸壓留巷頂板預裂爆破參數(shù)，分析了切頂卸壓成巷的原理，提出了堅硬頂板下實施預裂頂板切頂沿空留巷技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】轎子山煤礦 預裂爆破 切頂卸壓 沿空留巷

一、概況

（一）礦井概述

轎子山煤礦位于安順市北16km處，行政隸屬安順市轎子山鎮(zhèn)管轄，井田走向長3.5km，傾斜寬7.0km，總面積約23km2。轎子山煤礦共有斑鳩山、平橋、新井三對生產(chǎn)礦井，主要可采煤層為M8、M9、M14，煤總厚4.3m～5.5m。平均厚度分別為1.4m、1.6m、1.1m；其中新井采M8、M9兩層煤。煤層傾角均為3～5°，M8煤層頂板為灰黑色中厚層細晶石灰?guī)r，一般有1.00m～2.00m的黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖作偽頂；底板一般為1.00m左右的黑色泥巖，其下為粉砂巖。煤層結(jié)構(gòu)簡單，一般不含或者含有一層夾石，偶有三層，夾石為黑色泥巖，厚0.1m～0.72m。下距9煤層16m左右，礦井為煤與瓦斯突出礦井，煤層為不易自燃煤層，煤塵無爆炸性。屬于中等變質(zhì)程度無煙煤，礦井開拓方式為斜井片盤式開采。M9煤層偽頂為石灰?guī)r，一般厚6m，局部有0.20m左右的泥巖作偽頂；底板為0.8m左右的灰黑色泥巖或者炭質(zhì)泥巖，其下為鈣質(zhì)細砂巖。其巖性：頂部為泥巖，下部為粉砂巖，將煤層分為上、下兩個分層，兩個分層一般厚度為0.70m左右。礦井為煤與瓦斯突出礦井，煤層為不易自燃煤層，煤塵無爆炸性。屬于中等變質(zhì)程度無煙煤，礦井開拓方式為斜井片盤式開采。M14煤層頂板為燧石灰?guī)r，一般厚約2.50m，石灰?guī)r之下有一層0.50m左右的泥巖作偽頂；底板為鈣質(zhì)泥巖的粉砂巖。煤層厚度變化不大，含夾石1～2層，厚0.02m～0.30m。煤層為不易自燃煤層，煤塵無爆炸性。礦井為煤與瓦斯突出礦井， 礦井開拓方式為斜井片盤式開采。

（二）沿空留巷工作面概述

轎子山煤礦所預留的巷道為9103運輸順槽。9103工作面布置在轎子山礦新井一盤區(qū)，是一盤區(qū)的第三個工作面。該工作面走向長度為770m，傾向長度為170m，工作面所采煤層M9煤，厚度 1.6～2.0m，平均厚1.65m，可采儲量為34萬噸，煤層較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，工作面內(nèi)煤層無夾矸。煤呈黑色塊狀、性脆，玻璃光澤，貝殼斷口，節(jié)理發(fā)育，煤層硬度較小。本工作面煤層老頂為淺灰色燧石灰?guī)r，厚度5.12m；直接頂板為灰黑色薄層粘土質(zhì)粉砂巖，平均厚度1.54m， 該工作面頂板經(jīng)測定，莫氏硬度為13，屬于堅硬頂板。

二、預裂爆破頂板沿空留巷的提出

深孔炮眼聚能預裂爆破頂板沿空留巷技術(shù)是一種采用雙向聚能爆破技術(shù)來實現(xiàn)其對頂板的定向切割，從而達到對頂板的切頂卸壓而留巷的一種技術(shù)。應用時只需在預裂線上施工炮孔，采用聚能裝置裝藥，并使聚能方向?qū)趲r體預裂方向。爆轟產(chǎn)物將在兩個設定方向上形成聚能流，并產(chǎn)生集中拉張應力，使預裂炮孔沿著聚能方向貫穿，形成預裂面。在沿著留巷側(cè)預裂面施工墻體進行切頂支護，隨著回采的推進，留巷的頂板在礦壓（采空區(qū)壓力）和自身壓力的作用下，沿著預裂面切頂垮落，促使采空區(qū)的壓力卸掉，減輕留巷的頂板壓力，達到了一種切頂卸壓沿空留巷的目的。

鑒于轎子山煤礦9103工作面頂板為堅硬頂板，放炮前只需要在炮眼側(cè)支設好兩排單體柱棚，保證采空區(qū)側(cè)的頂板在垮落時不影響巷道成型。放炮后，當頂板壓力卸掉，采空區(qū)垮落的矸石帶充填起來，形成一堵穩(wěn)定的墻體支撐頂板，最后當頂板壓力穩(wěn)定時，在回撤掉采空區(qū)側(cè)的單體棚就完成了沿空留巷。

三、預留爆破頂板沿空留巷的實施

（一）施工順序及工作量

9103運輸順槽沿空留巷采用預裂爆破頂板+單體支護棚方式進行留巷。施工順序是：對未采煤體的運輸順槽頂板沿煤墻打眼→架單體棚支護→裝藥放炮→假設兩排單體支護棚→工作面割煤、拉架→待頂板垮落充分，壓力穩(wěn)定回撤單體支護棚。該沿空留巷巷道凈寬不低于3.5m±0.1m，凈高1.8m±0.1m，長度為762。

（二）炮眼位置及起爆要求

由驗收員沿著未采動的煤墻側(cè)每隔0.5m在頂板上劃上記號，方便施工炮眼。炮眼要連續(xù)起爆，不得空出炮眼起爆。起爆時，必須超前于工作面不得低于10m。

（三）炮眼參數(shù)

根據(jù)9103運輸順槽預裂頂板的施工經(jīng)驗，確定此次預裂頂板的炮眼深度為4.0m，炮眼間距為0.5m，炮眼角度為90°。炮眼單孔裝藥量為6卷煤礦三級乳化炸藥和2發(fā)毫秒延期電雷管（附圖）。預裂爆破采用大串聯(lián)一次起爆，每次起爆炮眼個數(shù)不得大于8個。如附圖。

（四）沿空留巷支護

1.巷道內(nèi)加強支護

在原頂板采用錨網(wǎng)支護的基礎上在巷道中部補打一排錨索，錨索規(guī)格為15.246000（mm）間距2400mm，即每三排錨桿間補打一根錨索。

2.巷幫加強支護措施

由于沿空留巷后巷道壓力增加，為了增加煤幫的穩(wěn)定性并防止片幫，可以在實體煤側(cè)的巷幫加掛金屬網(wǎng)并加打兩排錨桿，錨桿規(guī)格為16×1800（mm），間距為1000×1000（mm）。

（五）巷旁加強支護措施

為了更好的保證頂板預裂爆破后巷道成形，在預裂爆破頂板前，僅僅貼著炮眼外側(cè)采用DW24/100型單體柱配合DJB-1200型鉸接梁沿炮眼走向架兩排走向棚進行支護，單體棚棚距為300mm，間距為1200mm。為了防止放炮過程中單體棚出現(xiàn)問題，在放炮后必須對單體棚重新支護，保證其壓力不低于90KN，并系好防倒繩，保證單體棚的連續(xù)性。

同時為了保證預裂頂板后，頂板在垮落后，能夠及時形成矸石墻，在架設單體棚后在采空區(qū)側(cè)的單體棚上靠單體柱里面使用鐵絲把金屬網(wǎng)牢牢的連接在頂板和單體支柱上，以此來維護垮落的矸石盡快形成有效的矸石墻支護頂板，同時也保證采空區(qū)矸石不會竄向運輸順槽內(nèi)，保證巷道成形符合要求。

（六）錨索支護

當工作面端頭頂板破碎，遇到斷層破碎帶、地質(zhì)構(gòu)造變化帶、煤層松軟區(qū)、壓力異常區(qū)、動壓影響區(qū)、頂板泥巖且有淋水等復雜地質(zhì)條件時的特殊地點，施工錨索支護，錨索型號為Φ15.5×6000mm型；在錨索尾部用鎖具鎖緊，錨索必須打入頂部穩(wěn)定巖層1m以上，否則將錨索加長。

四、結(jié)論

轎子山煤礦實施沿空留巷在礦山開發(fā)方面主要有以下優(yōu)點：1、消除臨近工作面煤體上方應力集中。2、減小采掘比，提高生產(chǎn)效率，操作簡單，造價低廉。3、避免留設煤柱引發(fā)的沖擊地壓、瓦斯突出和自燃等危害。社會效益方面：深孔聚能炮眼預裂爆破頂板沿空留巷技術(shù)，避免了留設煤柱造成的資源浪費，提高資源回收率，減小采掘比，提高生產(chǎn)效率，減小巷道掘進及返修工程量，簡化工作面端頭維護工作量，降低工人勞動強度，能取得顯著的社會效益。4、安全效益方面：預裂爆破頂板切頂卸壓沿空留巷技術(shù)，在消除臨近工作面煤體上方應力集中的同時，避免了瓦斯突出，沖擊地壓隱患，具有明顯的安全效益。其他方面效益：該技術(shù)實施只需要施工炮眼，裝藥爆破，造價低廉，節(jié)約成本，資金投入小，收益大，操作簡單，可操作性強。該技術(shù)研究成功后，不僅可以提升礦井生產(chǎn)的技術(shù)含量，并且可以在地質(zhì)條件相類似的礦井（尤其是高瓦斯礦井沿空留巷）進行推廣，可以創(chuàng)造更多的經(jīng)濟、社會效益。

參考文獻：

[1]郭金明，張登明，鄭光相，等采煤概論[M]中國礦業(yè)大學出版社，2007

[2]劉獻勇，9211無煤柱護巷技術(shù)在沿空留巷中的研究應用[J]煤炭應用技術(shù)2008，（6）：66-67

作者簡介：陳鎮(zhèn)博（1990.03-），男，漢族，河南長垣人，專科學歷，現(xiàn)在貴州永潤煤業(yè)有限公司轎子山煤礦工作，主要從事巷道開拓技術(shù)管理工作。