魏錦周,龍鳳魁

（晉能集團(tuán)晉城公司 蓋州煤業(yè),山西 晉城 048400)

1672-5050（2017)05-0035-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.10.009

2017-07-19

魏錦周（1983-),男,河南新鄉(xiāng)人,大學(xué)本科,工程師,從事煤礦采掘技術(shù)和安全管理工作。

晉能集團(tuán)蓋州煤業(yè)9102回風(fēng)順槽切頂卸壓沿空留巷技術(shù)應(yīng)用

魏錦周,龍鳳魁

（晉能集團(tuán)晉城公司 蓋州煤業(yè),山西 晉城 048400)

當(dāng)前煤炭回采和采掘接續(xù)緊張是礦井開采中所需要解決的問題,采用回風(fēng)順槽切頂御壓沿空留巷可以確保安全并提高效率。蓋州煤業(yè)根據(jù)9102回風(fēng)順槽的工程地質(zhì)條件、支護(hù)參數(shù)、切頂卸壓沿空留巷工藝流程進(jìn)行了系統(tǒng)的礦壓觀測(cè)。結(jié)果表明,切頂卸壓沿空留巷技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠,在晉城地區(qū)9#煤層有很大的推廣價(jià)值,同時(shí)也取得了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,實(shí)現(xiàn)了降本增效的目的。

恒阻錨索;聚能管;切頂泄壓;沿空留巷

蓋州煤業(yè)對(duì)9102回風(fēng)順槽切頂卸壓沿空留巷,可使該巷道保留下來作為9104回采工作面的回風(fēng)順槽,同時(shí)取消了相鄰兩工作面間的煤柱,提高了煤炭回采率,降低了萬噸掘進(jìn)率,緩解了采掘接續(xù)緊張的局面,取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。

1 工程概況

1.1工程地質(zhì)條件

蓋州煤業(yè) 9102 工作面位于9#煤層,工作面可推采長(zhǎng)度 900 m,工作面長(zhǎng)度 180 m,南為 9101工作面,東為尚未布置的 9104工作面。煤層厚度為1.2 m～2.2 m,平均煤厚1.62 m,傾角 0°～5°,平均傾角為3°,煤層賦存較穩(wěn)定。根據(jù)工作面附近鉆孔資料,9102工作面埋深約埋深 60 m～120 m,松散層厚度約21.4 m,在掘進(jìn)范圍內(nèi)上覆基巖厚度約為 40 m。煤層直接頂為深灰色石灰?guī)r:f=8,厚度約 0.88 m;直接頂上部為黑色泥巖:f=5,厚度為2.78 m;泥巖上部為深灰色細(xì)砂巖:f=6,厚度為2.86 m;細(xì)砂巖上部為泥質(zhì)細(xì)砂巖:f=5～6,厚1.73 m;泥質(zhì)細(xì)砂巖上部為紗質(zhì)泥巖:f=5,厚4.62 m;直接底為細(xì)粒砂巖及粉砂質(zhì):f=6,厚2.91 m,頂?shù)装鍘r性，見圖3。

1.29102回風(fēng)順槽支護(hù)參數(shù)

9102回風(fēng)順槽寬4.5 m,高2.6 m,錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)。頂錨桿為Φ20 mm×2 400 mm的左旋螺紋鋼樹脂錨桿,采用1支msck 2335及1支msk 2360錨固劑錨固,msck 2335在前,msk 2360在后,錨桿錨固力不得小于100 kN,扭矩不小于200 N·m,間排距為1 000 mm×1 200 mm。

幫錨桿采用Φ18 mm×1 600 mm的玻璃鋼錨桿,采用1支msck 2335錨固劑錨固,錨桿錨固力不得小于60 kN,扭矩不小于40 N·m,間排距1 200 mm×1 200 mm。

錨索采用直徑17.8 mm×6 250 mm的鋼絞線,采用1支msck 2335及2支msk 2360錨固劑錨固,預(yù)緊力200 kN,三花布置,間排距為2 000 mm×2 400 mm。

頂網(wǎng)采用鋼筋網(wǎng)片,規(guī)格為2 000 mm×1 200 mm,采用直徑6 mm的鋼筋焊接,網(wǎng)孔規(guī)格為100 mm×100 mm;幫網(wǎng)采用塑料網(wǎng),型號(hào)JD PP 50×50 MS,網(wǎng)孔為50 mm×50 mm,長(zhǎng)2.5 m。塑料網(wǎng)與頂鋼筋網(wǎng)、塑料網(wǎng)與塑料網(wǎng)之間搭接100 mm;頂部及幫部均配合錨桿打設(shè)由Φ14 mm圓鋼焊接而成鋼筋梯。9102回風(fēng)順槽支護(hù)斷面圖,見圖1。

圖1 9102回風(fēng)順槽支護(hù)斷面圖Fig.1 Section diagram of support in No. 9102 air-return gateway

2 切頂卸壓沿空留巷工藝流程

2.1施工恒阻錨索

為了保證切頂過程和周期來壓期間的穩(wěn)定性,在原有支護(hù)的基礎(chǔ)上,需超前工作面60 mm～100 mm施工恒阻錨索。

恒阻錨索直徑為21.8 mm,長(zhǎng)度為8 300 mm,恒阻器長(zhǎng)500 mm,外徑72 mm,最大允許變形量350 mm,恒阻值（33±2)t,恒阻錨索外形示意圖見圖2。恒阻錨索布置兩排,靠近切縫側(cè)布置1排,巷中布置1排,切縫側(cè)恒阻錨索排距1 000 mm,距巷幫800 mm,相鄰恒阻錨索用W鋼帶連接。巷中恒阻錨索排距2 000 mm,與切縫側(cè)恒阻錨索間距為2 000 mm。

圖2 恒阻錨索外形示意圖Fig.2 Contour diagram of constant resistance anchor

2.2預(yù)裂切縫爆破

預(yù)裂切縫爆破可在局部范圍內(nèi)切斷工作面頂板的應(yīng)力傳遞,減弱巷道頂板壓力[3],很好地保護(hù)巷道頂板的完整性。

圖3 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Loading structure of blasting holes

預(yù)裂切縫爆破采用雙向聚能爆破技術(shù),切縫炮孔間隔裝藥,隔一爆一,中間孔作為導(dǎo)向孔,可增加自由面,擴(kuò)大裂隙區(qū)的范圍[4]。炮孔內(nèi)炸藥起爆后,通過雙向聚能管形成的定向高能射流可將巖石集中受拉,使巖石沿固定方向延展成縫,形成預(yù)裂切縫面。根據(jù)蓋州煤業(yè)的地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)爆破后的窺視結(jié)果確定現(xiàn)場(chǎng)的施工參數(shù),預(yù)裂切縫炮孔距采空區(qū)巷幫500 mm,切縫炮孔間距500 mm。切縫炮孔深度6 m,與鉛垂線夾角為10°切縫炮孔內(nèi)放置3根雙向聚能管, 每根長(zhǎng)1.5 m,乳化炸藥卷共7卷,采用4-2-1分3段正向裝藥布置,封泥長(zhǎng)度2 m,炮孔的裝藥結(jié)構(gòu)見圖3。

2.3架后臨時(shí)支護(hù)

工作面開采后,頂板開始垮落。靠近切縫側(cè),由于工作面頂板的垮落會(huì)對(duì)巷道側(cè)頂板有一定的摩擦下墜作用,因此需要對(duì)頂板臨時(shí)支護(hù),臨時(shí)支護(hù)采用一梁四柱,即一根π型梁加四根單體柱,9102回風(fēng)順槽臨時(shí)支護(hù)斷面圖,見圖4。為了防止采空區(qū)的矸石沖入巷道,同時(shí)需要擋矸支護(hù),擋矸支護(hù)采用U型鋼和單體柱交替安裝,沿空側(cè)U型鋼和單體柱的排距均為500 mm,9102回風(fēng)順槽擋矸支護(hù)。

圖4 9102回風(fēng)順槽臨時(shí)支護(hù)斷面圖Fig.4 Section diagram of temporary support in No. 9102 air-return gateway

3 礦壓觀測(cè)系統(tǒng)

礦壓觀測(cè)對(duì)切頂卸壓自動(dòng)成巷工程有著至關(guān)重要的作用,可以檢驗(yàn)留巷段頂板支護(hù)參數(shù)的科學(xué)性和合理性;能夠?qū)芎笈R時(shí)支護(hù)回撤起到指導(dǎo)作用;能夠及時(shí)對(duì)巷道支護(hù)狀況進(jìn)行跟蹤反饋和預(yù)測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程隱患,以保證巷道穩(wěn)定。

9102回風(fēng)順槽礦壓觀測(cè)系統(tǒng)由錨索應(yīng)力計(jì)、頂板離層儀、頂?shù)装逡平縿?dòng)態(tài)記錄儀組成,實(shí)行在線監(jiān)控、成組布置,每30 m布置一組測(cè)站。

通過觀測(cè),9102回風(fēng)順槽頂板采空區(qū)側(cè)下沉量大,煤壁側(cè)下沉量小,最大下沉量204 mm,平均下沉量120 mm,整體下沉量符合要求。底板無底鼓現(xiàn)象,煤幫有開裂,但無明顯兩幫移近量。周期來壓期間,恒阻錨索滑塊有內(nèi)移,但無鎖具拉出、鋼絞線拉斷等失效現(xiàn)象。

4 結(jié)論

1)與柔模混凝土支護(hù)沿空留巷相比,切頂卸壓沿空留巷施工工藝簡(jiǎn)單,可與工作面采煤工序平行作業(yè),互不影響[5]。

2)開采過程中的煤層厚度、頂板巖性如發(fā)生變化,切縫炮孔深度、角度、間距可做調(diào)整。

3)礦壓觀測(cè)表明,工作面后100 m左右,采空區(qū)矸石逐漸壓實(shí),頂板已基本穩(wěn)定,可將架后臨時(shí)支護(hù)一梁四柱、擋矸單體柱全部回撤,擋矸U型鋼隔一回一,排距變?yōu)? 000 mm。

4)與常規(guī)掘巷相比,切頂卸壓沿空留巷每米可節(jié)約800元～1000元,降本增效作用明顯。

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

MAO Huaiyong.Non Pillar Gob-side Entry Retaining Mining with Roof Cutting Pressure Releasing in Tangshangou Coal Mine[J].Coal Engineering,2016,48（8):12-14.

[2] 郝志有.試論現(xiàn)階段采煤工作面沿空留巷實(shí)用效益[J].民營(yíng)科技,2016（3):19.

[3] 孫曉明,劉鑫,梁廣峰,等.薄煤層切頂卸壓沿空留巷關(guān)鍵參數(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014,33（7):1449-1456.

SUN Xiaoming,LIU Xin,LIANG Guangfeng,etal.Key Parameters of Gob-side Entry Retaining Formed by Roof Cut and Pressure Releasing in Thin Coal Seams[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2014,33（7):1449-1456.

[4] 陳勇,郝勝鵬,陳延濤,等.帶有導(dǎo)向孔的淺孔爆破在留巷切頂卸壓中的應(yīng)用研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào),2015,32（2):253-259.

CHEN Yong,HAO Shengpeng,CHEN Yantao,etal.Study on the Application of Short-hole Blasting with Guide Hole to Roof Cutting Pressure Relief of Gob-side Entry Retaining[J].Journal of Mining & Safety Engineering,2015,32（2):253-259.

[5] 楊繼元,陶志勇,王曉利,等.榆家梁煤礦沿空留巷裝備及工藝[J].陜西煤炭,2014（4):74-76.

YANG Jiyuan,TAO Zhiyong,WANG Xiaoli,etal.The Equipment and Technology of Gob-side Entry Retaining in Yujialiang Coal Mine[J].Shanxi Coal,2014（4):74-76.

ApplicationofGob-sideEntryRetainingbyPressureReleasewithRoof-cuttingin9102Air-returnGatewayinGaizhouMine,JinnengGroup

WEIJinzhou,LONGFengkui

（GaizhouCoalCo.,Ltd.,JinchengBranchofJinnengGroup,Jincheng048400,China)

Tense excavation interconnection needs to be solved in mining. Gob-side entry retaining by roof cutting and pressure release in air-return gateway was adopted to guarantee the safety and efficiency. According to the geological condition, supporting parameters, and technological process of the gob-side entry retaining by roof cutting and pressure release, the pressure was observed systematically in Gaizhou mine. The results show that the gob-side entry technology is feasible, economical, and reliable, which has a promotion value in No.9 coal seam in Jincheng area, with economic and social benefits, cost reduction, and efficiency increase.

constant resistance anchor; binding energy tube; pressure release with roof cutting; gob-side entry retaining

TD353

A

（編輯:薄小玲)