韋景耀 孫松林

（百色百礦集團(tuán)有限公司，廣西 百色 533000）

【摘 要】文章主要介紹東懷煤礦25D04軌道巷使用沿空留巷技術(shù)的核心部分，如何控制好炮眼傾角、炮眼深度、裝藥量、炮眼間距、炮眼底部位置及采面推井度放炮切頂實(shí)現(xiàn)頂板充分垮落，達(dá)到提前卸壓的目的。在巷道用單體柱做好20 m范圍內(nèi)支護(hù)，切頂前必須用錨索對(duì)巷道進(jìn)行主動(dòng)支護(hù)；切頂后用“U”形剛腿配“π”形鋼梁掛網(wǎng)支護(hù)；在周期來(lái)壓前，沿空留巷采用雙排單體柱+“U”形剛腿配“π”形鋼梁支護(hù)加強(qiáng)巷道支護(hù)，以確保沿空留巷留得住巷道。

【關(guān)鍵詞】沿空留巷；放炮切頂；巷道支護(hù)

【中圖分類號(hào)】TD353 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）04-0048-03

沿空留巷是合理開(kāi)發(fā)煤炭資源，提高煤炭回收率，減小采掘比，提高生產(chǎn)效率，有利于礦井安全生產(chǎn)和提升礦井技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)先進(jìn)的地下開(kāi)采技術(shù)。

東懷煤礦從2014年年初開(kāi)始研究實(shí)施沿空留巷計(jì)劃，2014年4月首次在13I01工作面進(jìn)行沿空留巷試驗(yàn)，歷時(shí)2個(gè)月，試驗(yàn)長(zhǎng)度達(dá)85 m，采用砌墻的方式作為巷幫支護(hù)形式。試驗(yàn)結(jié)果表明留巷效果較好。但砌墻施工工程量大，需要施工人員較多，投入大，砌墻進(jìn)度慢，而且墻體在出現(xiàn)開(kāi)裂后修補(bǔ)效果不理想，因此經(jīng)研究決定，停止試驗(yàn)。

2015年6月，東懷煤礦開(kāi)始在13I10工作面進(jìn)行預(yù)裂爆破切頂沿空留巷試驗(yàn)，順槽提前加強(qiáng)支護(hù)，沿空留巷采用雙排單體液壓支柱加鉸接梁支護(hù)方式。試驗(yàn)效果：①預(yù)裂爆破效果較好，頂板垮落達(dá)到預(yù)期效果；②沿空留巷內(nèi)雙排單體液壓支柱加鉸接梁支護(hù)方式達(dá)到支護(hù)要求，巷道頂板保護(hù)完好，但出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象；③沿空留巷容易施工，人員勞動(dòng)強(qiáng)度?。虎芡度胼^小。試驗(yàn)效果達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，認(rèn)定預(yù)裂爆破切頂沿空留巷可實(shí)施。

2015年11月，東懷煤礦正式在25D04工作面進(jìn)行預(yù)裂爆破切頂沿空留巷。

1 工程概況

25D04工作面為東懷煤礦五采區(qū)D煤第四個(gè)采煤工作面，工作面位于二水平南側(cè)，東為工作面25D05采空區(qū)，西為25D03未采工作面，南至F4斷層，北至五采區(qū)三條下山；煤層厚度為1.2～1.8 m，平均厚度為1.5 m，煤層穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層走向?yàn)镹E20°～NW70°，傾向NE，傾角為6°～13°，平均為9°。

25D04工作面傾斜長(zhǎng)度為150 m，走向長(zhǎng)度達(dá)到1 180 m；工作面采用三巷布置，分別為皮帶順槽、軌道順槽、專用回風(fēng)巷，由回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷（后期為25D03工作面切眼）連接軌道順槽與專用回風(fēng)巷，形成“兩進(jìn)一回”的工作面通風(fēng)系統(tǒng)。

25D04工作面沿空留巷工程在25D04軌道順槽實(shí)施，全長(zhǎng)1 180 m，屬沿D煤層的半煤巖巷道，巷道寬4 m，中部高2.5 m，頂板較好，錨網(wǎng)支護(hù)，主要用于25D04工作面軌道運(yùn)輸及進(jìn)風(fēng)用。

2 放炮切頂

放炮切頂?shù)闹饕饔檬前衙簩由戏街苯禹斣谝攒壍老锵聨蜑榻缜袛啵茐闹苯禹數(shù)恼w性，使采空區(qū)上部直接頂在受到壓力時(shí)立即垮落填充采空區(qū)，在采空區(qū)直接頂在垮落時(shí)不影響軌道巷頂板，減小采空區(qū)頂板垮落對(duì)軌道巷頂板的壓力沖擊。為不影響工作面割煤，放炮切頂超前工作面煤壁保持4 m以上。

2.1 炮眼傾角

影響切頂效果的一個(gè)重要因素就是炮眼傾角。若把炮眼布置為垂直向上，爆破沖擊可能會(huì)把軌道巷頂板崩壞；傾角過(guò)于水平，炮眼深度勢(shì)必變深，會(huì)增加工程量，且達(dá)不到以下幫為界切斷直接頂?shù)哪康?。綜合考慮上述因素，決定采用與垂直方向呈24°的傾角，且要求每個(gè)炮眼在同一傾角，保證切頂連貫平直。為確保每個(gè)炮眼傾角均為24°，特別為施工隊(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)用角鋼和鐵板焊接固定傾角為24°的底座支架，打眼時(shí)把錨桿機(jī)放置于底座支架上，確保炮眼傾角為24°。

2.2 炮眼深度和裝藥量

影響切頂效果的另一個(gè)重要因素就是炮眼深度。為把D煤直接頂一次切斷，考慮直接頂?shù)膸r性及厚度，直接頂厚度為4 m，在3.5 m位置處巖層比較堅(jiān)硬，直接頂上方是一層約50 cm厚的構(gòu)造泥。為保證切頂效果，應(yīng)把炸藥布置在最堅(jiān)硬的巖層中，在以24°傾角的炮眼中把炮眼定為4 m深，則炸藥恰巧布置在3.5 m處的位置，每個(gè)炮眼的裝藥量為2筒，間距為0.5 m。經(jīng)過(guò)前期接近20 m沿空留巷觀測(cè)，頂板垮落效果不佳，頂板垮落時(shí)不夠破碎，在液壓支架推移后的采空區(qū)頂板懸空不垮落，未達(dá)到預(yù)期效果。根據(jù)施工隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)反映，在鉆眼過(guò)程中鉆桿在2 m位置處打眼速度明顯下降，應(yīng)該是遇到比較堅(jiān)硬的巖層，具體分析可能是直接頂太厚，2 m位置巖層過(guò)于堅(jiān)硬，直接頂中部巖層未能切斷，遂決定采用4 m與2.5 m炮眼交替布置。由于2.5 m炮眼放置炸藥位置離巷道頂板較近，為防止2.5 m炮眼爆破產(chǎn)生的巨大能量破壞軌道巷頂板，遂決定2.5 m炮眼裝藥量為1.5筒。事實(shí)證明，4 m和2.5 m炮眼交替布置的放頂效果優(yōu)于單4 m炮眼，液壓支架后3 m位置處頂板都很好垮落填充采空區(qū)。此外，采面推井度對(duì)頂板垮落程度有一定的影響。

3 巷道支護(hù)

3.1 主動(dòng)支護(hù)

軌道巷與5D04切眼的交叉處屬應(yīng)力集中段，為確保交叉段巷道有足夠的支護(hù)力，軌道巷端頭采用2個(gè)液壓支架+單體液壓支柱+木垛聯(lián)合支護(hù)的形式，液壓支架位于“丁”字巷道的中心，并在其余2條巷道用單體柱做好20 m范圍內(nèi)的支護(hù)。放炮切頂后，直接頂?shù)恼w性被破壞，軌道巷頂板的穩(wěn)定性亦隨之下降，因此在放炮切頂前必須用錨索對(duì)巷道進(jìn)行主動(dòng)支護(hù)，防止放炮切頂后軌道巷頂板垮落，并且主動(dòng)支護(hù)的錨索對(duì)之后的沿空留巷部分巷道也提供持續(xù)有力的支護(hù)。具體參數(shù)為距下幫0.5 m，每隔2.5 m打一根8 m長(zhǎng)的錨索。為保證錨索能深入巖層有足夠的錨固力，錨索采用斜向上邊幫15°布置。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，在放炮切頂后，錨索能有效地對(duì)巷道頂板進(jìn)行支護(hù)，切頂后巷道頂板未出現(xiàn)破裂下沉的現(xiàn)象。

3.2 加強(qiáng)支護(hù)

3.2.1 “U”形剛腿配“π”形鋼梁掛網(wǎng)支護(hù)

加強(qiáng)支護(hù)是沿空留巷最關(guān)鍵部分，為沿空留巷段巷道提供主要的支護(hù)力，后期沿空留巷只留“U”形剛腿配“π”形鋼梁支護(hù)巷道。具體操作為沿25D04軌道巷尾起沿下邊打一排“U”形鋼腿配4 m長(zhǎng)縱向“π”形鋼梁沿邊支護(hù)，柱距0.6 m，迎山角約5°，“U”形鋼腿由包箍箍緊2條“U”形鋼梁而成，可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度；架設(shè)“π”形鋼梁時(shí)，用“π”形鋼梁頂雙層菱形錨網(wǎng)貼頂板，菱形錨網(wǎng)沿“U”形剛腿下垂至底板并向采空區(qū)彎折，在采空區(qū)頂板垮落時(shí)，錨網(wǎng)可防止采空區(qū)石頭竄入軌道巷。

3.2.2 單體液壓支柱支護(hù)

僅用“U”形剛腿配“π”形鋼梁支護(hù)巷道還并不足以承受頂板初次來(lái)壓和周期來(lái)壓老頂對(duì)巷道頂板的壓力。從以往D煤回采經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，頂板來(lái)壓步距在40 m左右，遂確定在巷道中部布置單排單體支柱配鉸接梁柱距0.6 m共80條，迎山角約5°。此80條柱隨采煤向前移動(dòng)，保證在周期來(lái)壓范圍內(nèi)有足夠支護(hù)力。但沿空留巷技術(shù)在東懷煤礦還為試驗(yàn)性技術(shù)，為保證在頂板初次來(lái)壓軌道巷頂板有足夠的支護(hù)力，在初次來(lái)壓前，沿空留巷一直保證雙排單體柱+“U”形剛腿配“π”形鋼梁支護(hù)，初次來(lái)壓且頂板穩(wěn)定后方可拆除靠近上幫一排單體柱。

4 沿空留巷礦壓觀測(cè)及分析

東懷煤礦成立25D04工作面沿空留巷工作領(lǐng)導(dǎo)小組，由礦總工擔(dān)任組長(zhǎng)，生產(chǎn)副礦長(zhǎng)及安全副礦長(zhǎng)任副組長(zhǎng)，各科室科長(zhǎng)及施工隊(duì)長(zhǎng)任組員，對(duì)沿空留巷工作進(jìn)行指導(dǎo)及組織施工。每天安排巡查人員對(duì)“U”形鋼支護(hù)、錨網(wǎng)支護(hù)、單體柱支護(hù)、錨索支護(hù)及采空區(qū)垮落情況進(jìn)行巡查。沿空留巷段內(nèi)設(shè)置巷道變形觀測(cè)站，前2次周期來(lái)壓5 m設(shè)置1站，每2天觀測(cè)記錄1次。后期部分每20 m設(shè)置1站，每10天觀測(cè)記錄1次。對(duì)巷道的高度和寬度變化進(jìn)行測(cè)量、記錄并分析，描繪巷道變化曲線圖。經(jīng)過(guò)對(duì)巷道的觀測(cè)，分析曲線變化圖，巷道頂?shù)装逡七M(jìn)量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，在接近工作面上出口點(diǎn)出移進(jìn)量最小，初次來(lái)壓后沿空留巷段巷道頂?shù)装逡平口呌谕凰剑ň?2 cm左右），隨后同步緩慢上升，且在初次來(lái)壓時(shí)最靠近回采工作面的觀測(cè)點(diǎn)頂?shù)装逡平考眲∠陆党刹ü葼睢Ｔ偻巴撇梢平恳才c之前的觀測(cè)點(diǎn)在同一水平，在接近工作面處觀測(cè)點(diǎn)略有減小。巷道寬度變化呈現(xiàn)斜坡的趨勢(shì)，沿空留巷開(kāi)始處巷道被壓縮最多，接近35 cm逐漸保持穩(wěn)定，越往外變形量越小。目前，沿空留巷段已有80 m，沿空留巷段巷道也順利地承受住了頂板的初次來(lái)壓。巷道頂板未出現(xiàn)掉包和破裂的現(xiàn)象。

5 總結(jié)

（1）預(yù)裂爆破的爆破效果較好，在工作推采后頂板垮落及時(shí)，切頂線較為完整，能有效地切斷采空區(qū)頂板垮落對(duì)沿空留巷頂板的沖擊，沿空留巷內(nèi)的頂板完整。

（2）巷幫支護(hù)簡(jiǎn)單，能有效地支護(hù)巷旁，從而形成二次巷幫，施工強(qiáng)度較小，工程量小，施工人員較少，投入較小。

（3）實(shí)施沿空留巷后，減少礦井的工作面巷道1/3的掘進(jìn)量，比如現(xiàn)在的5D04工作面采完后，留有了2條巷道，只需再掘1條巷道即可接替5D04工作面，解決了采掘接替緊張的局面。

（4）實(shí)施沿空留巷后，可以有效地保護(hù)煤柱，提高了礦井的采區(qū)煤炭回收率。之前，每個(gè)工作面間距要留30～40 m保護(hù)煤柱，現(xiàn)可全部回收，回收率提高17%左右，同時(shí)延長(zhǎng)了礦井的服務(wù)年限。

（5）實(shí)施沿空留巷后，可以少打1條巷道，沿空留巷與新掘1條巷道相比，沿空留巷可以節(jié)省50%的費(fèi)用，從而降低礦井的生產(chǎn)成本。

預(yù)裂爆破效果是預(yù)裂爆破沿空留巷技術(shù)能否正常實(shí)施的關(guān)鍵，因此在實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)實(shí)際頂板的情況選擇爆破眼的深度、角度、間距及裝藥量，使爆破效果達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

6 推廣應(yīng)用中的主要技術(shù)參數(shù)

（1）順槽加強(qiáng)支護(hù)必須到位、有效，防止預(yù)裂爆破后，巷道頂板出現(xiàn)吊包、直接垮落，或在沿空留巷內(nèi)頂板垮落范圍大等情況，這樣會(huì)達(dá)不到預(yù)裂切頂?shù)男Ч?/p>

（2）沿空留巷的巷旁支護(hù)必須及時(shí)、到位，及時(shí)對(duì)切頂線進(jìn)行保護(hù)，防止頂板垮落范圍過(guò)大和垮落的頂板充入沿空留巷內(nèi)。

（3）加強(qiáng)礦壓觀測(cè)，出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)作業(yè)。

（4）沿空留巷內(nèi)，必須保留有壓風(fēng)、供水、供液壓水等管路，鋪設(shè)灌漿管路，保留運(yùn)輸軌道，以方便在出現(xiàn)異常時(shí)能夠及時(shí)處理。

（5）加強(qiáng)瓦斯、一氧化碳及其他有毒有害氣體的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)必須有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

目前沿空留巷段已有300 m，巷道順利地承受住了頂板的初次來(lái)壓和周期來(lái)壓，巷道頂板未出現(xiàn)掉包和破裂的現(xiàn)象。實(shí)踐表明，本巷道采用的預(yù)裂爆破式沿空留巷是可行的；放炮切頂和巷道支護(hù)的各項(xiàng)參數(shù)和作業(yè)流程是合理的。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉德芳.高職設(shè)計(jì)素描課程教學(xué)探索與實(shí)踐[J].教育與職業(yè)，2012（33）：143-144.

[2]《煤礦總工程師技術(shù)手冊(cè)》編委會(huì).煤礦總工程師技術(shù)手冊(cè)[M].北京：煤工業(yè)出版社，2010.

[3]張榮立，何國(guó)緯.采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：煤工業(yè)出版社，2003.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]

【作者簡(jiǎn)介】韋景耀，男，本科，百色百礦集團(tuán)有限公司東懷煤礦工程師，從事煤炭開(kāi)采管理和開(kāi)采技術(shù)研究工作；孫松林，男，本科，百色百礦集團(tuán)有限公司生產(chǎn)部工程師，從事煤炭開(kāi)采管理和開(kāi)采技術(shù)研究工作。