梁仁智

（大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司，山西 大同 037003）

1 概 述

大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司三盤區(qū)8305工作面設(shè)計回采長度為1200m，工作面長度為220m，工作面東部為實(shí)煤區(qū)，南部為采區(qū)邊界，西部為盤區(qū)大巷，北部為8104運(yùn)輸巷。

為了保證工作面煤柱回采量，減少采空區(qū)煤柱遺留量，決定對8305工作面、8305工作面采用無煤柱回采工藝，兩個工作面進(jìn)行沿空留巷，所留巷道為5305巷，沿空留巷斷面規(guī)格為寬×高=4.8×3.5m，巷道直接頂主要炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為2.4m，直接頂主要以粗砂巖為主，平均厚度為11.2m。

為了防止8305無煤柱工作面回采過程中，工作面頂板應(yīng)力傳遞導(dǎo)致8105工作面頂板出現(xiàn)破碎、冒落現(xiàn)象，削弱頂板應(yīng)力破壞作用，決定在沿空留巷段進(jìn)行切頂卸壓施工；同時為了提高沿空留巷段圍巖承載能力，降低巷道圍巖變形量，提高沿空留巷效果，決定對沿空留巷段頂板采取“恒阻大變形錨索支護(hù)+巷道臨時支護(hù)”加強(qiáng)支護(hù)措”

2 爆破預(yù)裂切頂卸壓施工

2.1 切頂卸壓技術(shù)原理

爆破預(yù)裂切頂卸壓技術(shù)主要是將乳化炸藥裝安裝在具有聚能效應(yīng)的D型聚能裝置中，通過起爆聚能裝置中乳化炸藥，可使指定方向上的圍巖在爆破張力作用下出現(xiàn)張拉斷裂；由于聚能裝置對圍巖的保護(hù)作用且爆破能量釋放在鉆孔深部，鉆孔非設(shè)定方向圍巖受力均勻且保持完整，從而即實(shí)現(xiàn)了頂板深處指定方向爆破預(yù)裂效果，又避免了頂板破壞作用。

2.2 切頂卸壓施工方案

1）5305巷切縫預(yù)裂爆破實(shí)際效果觀察發(fā)現(xiàn)，采用逐孔爆破，每10孔為一組，間隔一個孔作為窺視孔，利用YTJ20巖層探測記錄儀進(jìn)行窺視，根據(jù)窺視結(jié)果，評價切縫效果。

2）聚能管采用最新專利產(chǎn)品D型聚能管，特制聚能管具有對稱凹槽，外徑為28mm，管長2000mm。聚能爆破采用二級煤礦乳化炸藥，將炸藥均勻裝在聚能管內(nèi)，爆破孔口采用炮泥封孔，預(yù)裂爆破鉆孔布置示意圖如圖1所示；頂板完整處聚能管裝藥長度為5000mm，若頂板風(fēng)化或破碎處，適當(dāng)降低裝藥長度，一般不應(yīng)超過4000mm。

3 沿空留巷聯(lián)合支護(hù)工藝

3.1 恒阻大變形錨索支護(hù)

為了降低切頂施工對沿空留巷頂板穩(wěn)定性影響，巷道切頂施工前對5104巷頂板采用恒阻大變形錨索進(jìn)行加固。

1）考慮到切縫參數(shù)及巷道原設(shè)計支護(hù)方式，同時為避免預(yù)裂切縫爆破影響恒阻錨索錨固段的完整性，導(dǎo)致錨固效果不佳，大變形恒阻錨索錨固端應(yīng)位于堅硬巖層中且超出切縫孔2.0m以上，錨索長度為8.3m，直徑為21.8mm，恒阻器長度為0.6m，外徑75mm，恒阻值為330kN±20kN，預(yù)緊力不小于300kN。

2）5105巷頂板共計施工兩排恒阻大變形錨索，錨索沿巷道走向布置，第一排錨索施工在距切頂線0.4m處，錨索間距為1.0m，每6根恒阻錨索用一根BHW-300-5.00型W鋼帶進(jìn)行連接，如圖2所示。

圖2 5105巷恒阻大變形錨索支護(hù)斷面、平面示意圖

3）第二排大變形恒阻錨索與第一排排距為1.5m，第二排錨索間距為2.0m，錨索與頂板之間采用規(guī)格為長×寬=0.3×0.3m鋼托板進(jìn)行固定，所有錨索錨固力不得低于200kN。

3.2 巷道臨時支護(hù)設(shè)計

受采動影響，8304工作面在回采過程中沿空留巷段圍巖出現(xiàn)不同應(yīng)力變化區(qū)，根據(jù)巷道安裝圍巖變形監(jiān)測儀監(jiān)測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，工作面回采過程中，5105巷形成三個圍巖變形區(qū)，分別是超前應(yīng)力區(qū)；架后圍巖破壞區(qū)；成巷穩(wěn)定區(qū)（架后120m后），所以為了保證沿空留巷穩(wěn)定性，必須對不同應(yīng)力區(qū)采取有效的臨時支護(hù)措施。

3.2.1 超前應(yīng)力區(qū)臨時支護(hù)

由于受工作面回采應(yīng)力以及巷道開挖殘余應(yīng)力集中作用，在工作面前方30m范圍內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力破壞區(qū)，需對此段進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)，根據(jù)8305工作面情況，決定采用單體液壓支柱進(jìn)行超前支護(hù)。在頂板完好地段，單體液壓支柱布置在巷道距回采煤壁1.5m處，排距為1.0m，每排一根。在頂板破碎，裂隙明顯增多地段，可在不影響轉(zhuǎn)載機(jī)自移的情況下根據(jù)現(xiàn)場情況加密支護(hù)。

3.2.2 架后圍巖破壞區(qū)臨時支護(hù)

1）由于8304工作面回采后，采空區(qū)出現(xiàn)垮落，且垮落具有一定時間段，采空區(qū)垮落時對架后沿空留巷段產(chǎn)生影響，形成架后圍巖破壞區(qū)，位于架后架后0～120m范圍內(nèi)，對該區(qū)域不僅需加強(qiáng)頂板支護(hù)，而且還需進(jìn)行采空區(qū)側(cè)擋矸支護(hù)。

2）在架后0～120m范圍內(nèi)，決定采用單體柱+π型梁“一梁三柱”對頂板進(jìn)行架后臨時支護(hù)。π型梁長度為3.5m，靠近留巷側(cè)第一列單體柱距切頂線0.6m，與第二列單體柱間距1.0m，第二列單體柱與第三列單體柱間距2.0m，排距1.2m。

3）對采空區(qū)側(cè)采用“單體液壓支柱（不戴帽）+U型鋼可縮支柱緊壓菱形網(wǎng)”聯(lián)合進(jìn)行擋矸支護(hù)，根據(jù)巷道高度選用DW28-2500/100型單體柱接頂，U型鋼可縮支柱由兩節(jié)25#礦用U鋼組成，上節(jié)長為2.0m，下節(jié)長1.8m，搭接長度1m，搭接處用兩組卡纜固定，單體柱支設(shè)沿切縫線布置且與U型鋼可縮支柱交替布置，單體柱與U型鋼間距為0.25m，如圖3所示。

圖3 架后圍巖破壞區(qū)臨時支護(hù)斷面、平面示意圖

3.2.3 成巷穩(wěn)定區(qū)臨時支護(hù)設(shè)計

隨著8304工作面采空區(qū)垮落穩(wěn)定，在架后120m后沿空留巷段圍巖受采動影響逐漸降低，根據(jù)頂板離層儀及單體柱活柱量的變化情況，評價該區(qū)域頂板的活動情況，可將臨時支護(hù)“一梁三柱”變?yōu)椤耙涣憾保敝羻误w支柱全部回撤。U型可縮支柱、單體檔矸柱、菱形網(wǎng)進(jìn)行擋矸，根據(jù)8301、8302工作面沿空留巷最終巷道成型情況來看，單體檔矸柱全部回撤，U型腿隔一回一，保留1m一根，不會造成采空區(qū)矸石涌入巷道，巷道斷面能夠滿足行人、通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

4 實(shí)際應(yīng)用效果分析

1）提高煤柱回采量：8305工作面采用切頂卸壓沿空留巷無煤柱回采后，取消了相鄰兩個工作面之間的25m保安煤柱，共計可回收原煤8.2萬t，提高經(jīng)濟(jì)效益達(dá)8200余萬元。同時采用無煤柱回采后減少了巷道掘進(jìn)長度為1700m，降低了巷道掘進(jìn)成本費(fèi)用達(dá)2100萬元。

2）緩解了采掘接續(xù)矛盾：按全區(qū)采掘接續(xù)安排，兩個工作面回采間隔時間應(yīng)為120天，采用新技術(shù)后，間隔時間僅為30天，大大減少了連續(xù)采煤間隔時間，保證了采掘接續(xù)的正常。

3）提高圍巖穩(wěn)定性：5305巷爆破切頂卸壓后可以大大降低圍巖支護(hù)工作阻力；同時可使集中應(yīng)力轉(zhuǎn)移到深部圍巖，降低沿空巷道圍巖應(yīng)力破壞作用，最大限度地發(fā)揮沿空巷道圍巖自承載能力；

4）提高支護(hù)效果：聚能爆破操作簡單易行，切頂效果好，降低了巷內(nèi)切頂支柱的性能要求；采用聯(lián)合加強(qiáng)支護(hù)后降低了工作面回采集中應(yīng)力對頂板破壞作用，保證了沿空留巷圍巖穩(wěn)定性。