趙 朋，呂懷寶，申 濤

（陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦，陜西 黃陵 727307）

無煤柱“110 工法”即切頂卸壓沿空留巷技術(shù)，指將一個采煤工作面的一條順槽通過切頂卸壓、補強支護及擋矸支護等技術(shù)將其保留下來作為下一個工作面的一條回采順槽，從而實現(xiàn)采煤工作面只需掘進一條順槽，不留設(shè)保護煤柱的開采工藝。

1 工作面概況

黃陵礦業(yè)一號煤礦屬于高瓦斯礦井，礦井絕對瓦斯涌出量為162 m3/min，相對瓦斯涌出量為12.65 m3/t，主采煤層為2 號煤層，屬于自燃煤層。

1006 工作面位于黃陵礦業(yè)一號煤礦十盤區(qū)，為十盤區(qū)西翼第六個回采工作面；北為1007 工作面，南為1005 工作面(已回采結(jié)束)，西為六盤區(qū)，東為北一進風(fēng)巷。地面位置位于侯村西北部，上覆地表為低山林區(qū)為主，無建筑、河流及其它設(shè)施?？刹砷L度1 981 m，切眼長235 m，平均采高2.15 m，地質(zhì)儲量1.30 Mt，可采儲量1.274 Mt。該工作面為中厚煤層智能化綜采工作面，配備一套中厚煤層智能化開采設(shè)備，實行“三八”作業(yè)制，一班檢修，兩班生產(chǎn)。

2 “110 工法”實施情況

為進一步提高礦井生產(chǎn)效率、降低掘進率、提高資源回收率、延長礦井服務(wù)年限，解決因留設(shè)煤柱帶來的資源浪費、生產(chǎn)接續(xù)緊張、災(zāi)害治理時間不足等重大難題，實現(xiàn)礦井安全高效生產(chǎn)，助推礦井向更高質(zhì)量發(fā)展。黃陵礦業(yè)一號煤礦于2020年3月初開始在1006 智能化綜采工作面實施無煤柱“110工法”，5月初回采完畢進入閉采，回采工期2 個月，成功實現(xiàn)留巷300 m的試驗?zāi)繕恕?/p>

2.1 試驗巷道

此次無煤柱工業(yè)試驗在1006 運輸順槽 （下文簡稱1006 運順）進行。

1006 運順為矩形巷道，掘?qū)?.2 m，掘高2.8 m。原始支護頂板采用錨桿+T140 型鋼帶+ 塑鋼網(wǎng)聯(lián)合支護； 支護錨桿規(guī)格均為Φ20 m×2 500 m，主幫為玻璃鋼錨桿，副幫及頂板為左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，每根消耗MSK2335 樹脂錨固劑3 節(jié)。頂錨桿：靠兩幫兩根錨桿間距1 000 mm、中間4 根錨桿間距850 mm，錨桿排距600 mm和1 000 mm交替支護，“六-六”矩形布置。幫錨桿：主幫采用玻璃鋼錨桿+ 塑鋼網(wǎng)聯(lián)合支護，副幫采用金屬錨桿+ 塑鋼網(wǎng)聯(lián)合支護，錨桿間排距均為700 mm×1 000 mm。錨索梁：T140 型鋼帶長4.8 m，一梁四索，排距1 600 mm，錨索采用Φ17.8 mm×8 300 mm鋼絞線，每根消耗MSK2370 樹脂錨固劑3 節(jié)。1006 運順支護斷面見圖1。

圖1 1006 運順支護斷面

2.2 技術(shù)方案

1006 工作面沿空留巷工業(yè)試驗前，一是在1006 工作面停采線以里305 m位置施工1006 運順措施巷，作為留巷期間通風(fēng)、輔助運輸通道，二是在1006 輔助運輸巷巷口以里25 m位置施工1006 輔運通風(fēng)繞道，作為留巷期間回風(fēng)通道。工業(yè)試驗期間，工作面采用“Y型”通風(fēng)方式，新鮮風(fēng)流由1006進風(fēng)、運輸順槽進入，乏風(fēng)經(jīng)1006 運順措施巷、1006 輔助運輸順槽、1006 輔運通風(fēng)通道回至北一回風(fēng)巷。采用雙向聚能爆破預(yù)裂技術(shù)對1006 運輸順槽進行切頂卸壓，尾巷幫部采用“U型鋼+ 金屬網(wǎng)+噴砼+高分子材料覆蓋”方式進行擋矸支護，尾巷主體采用“單體+ 鉸接梁”方式對頂板進行支護，實現(xiàn)沿空留巷開采，試驗巷道布置平面見圖2。

圖2 1006 試驗巷道布置平面

2.3 留巷效果

成功留巷300 m，巷道寬度4.6 m，高度2.2～2.3 m，取得了較好的試驗預(yù)期效果。為我礦無煤柱開采條件下優(yōu)化回采巷道布置斷面和支護技術(shù)參數(shù)、配套裝備及災(zāi)害治理措施等方面積累了寶貴的經(jīng)驗，為1009 工作面正式實施無煤柱“110 工法”奠定基礎(chǔ)。

3 應(yīng)用探討

3.1 巷道支護

（1）支護設(shè)計

1006 工作面因掘進期間尚未規(guī)劃進行無煤柱留巷試驗，因此掘進巷道支護按照正?；夭晒ぷ髅嫦锏绤?shù)進行施工。在實施無煤柱留巷時，需提前補打讓壓錨索等進行巷道二次補強支護，二次支護不僅受巷道皮帶、管路等設(shè)備影響不利于施工，同時相比于一次支護，耗費人力物力更多，且巷道支護效果不如一次施工支護。

將無煤柱沿空留巷作為一項系統(tǒng)工程，在掘進時統(tǒng)籌考慮后期留巷需求，將留巷經(jīng)歷掘進及兩次強烈采動影響作為巷道掘進支護參數(shù)選擇的重要依據(jù)，充分考慮留巷期間頂板可能面臨的各種狀況及管理應(yīng)對措施，統(tǒng)籌謀劃。

（2）支架與支護

沿空留巷巷道不同于正?；夭上锏?，正常支護巷道頂板采用全部垮落法處理頂板時，需要采取退錨、施工強制放頂孔等措施破壞頂板支護來保證頂板及時垮落，避免回風(fēng)隅角懸頂超過規(guī)定。

為了保護巷道支護錨索不被超前支架及端頭支架破壞，采取回撤運順第1 臺端頭支架，同時調(diào)整第2 臺端頭支架與第3 臺支架間距來避讓頂板支護錨索。同時在第2 臺端頭支架頂梁上采取使用皮帶、柱鞋加工支墊物來減少支架頂梁與頂板接觸面積來避免頂梁破壞錨索的辦法保護巷道原有支護。在超前支架拉移中通過調(diào)整超前支架位置使其避開錨索來減少破壞，有效保護了巷道支護錨索，取得了較好的效果，巷道原有支護錨索保護率在95%以上。缺點是增加了工人的勞動強度，同時增加了移架操作難度，稍不小心便可能破壞頂板錨索，同時存在一定安全風(fēng)險，不適用正式留巷作業(yè)。

在實施留巷時，巷道掘進前統(tǒng)籌考慮設(shè)備配套選型與巷道支護相匹配，可通過減少或不使用超前支護支架（因巷道已加強支護），同時減少端頭支架數(shù)量，探索一種有效保護巷道的支護形式，即安全高效、便于操作的端頭巷道支護方式。

3.2 施工管理

沿空留巷施工工藝較復(fù)雜，涉及多個工序，同時作為一項新工藝，其勞動組織管理水平的高低對于項目實施有重大影響。

（1）人員組織

沿空留巷施工工藝較多，各工序施工質(zhì)量要求較高，在實施過程中可能出現(xiàn)各種問題，必須高度重視。

①成立技術(shù)攻關(guān)小組，針對實施工藝及遇到問題及時攻關(guān)解決。

②利用“微信網(wǎng)絡(luò)平臺+ 班前會培訓(xùn)+ 現(xiàn)場培訓(xùn)”三級培訓(xùn)模式對職工進行全面培訓(xùn)，確保職工掌握操作要領(lǐng)及各工藝技術(shù)要求。

（2）現(xiàn)場組織管理

①前期施工時，必須有技術(shù)人員現(xiàn)場全程跟班監(jiān)督指導(dǎo)施工及驗收施工質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正處理。

②明確各環(huán)節(jié)的現(xiàn)場施工負責人，確保各環(huán)節(jié)均有人負責施工質(zhì)量。

③每班必須配備驗收員，嚴格按照相關(guān)技術(shù)要求驗收現(xiàn)場各工序的施工質(zhì)量，確保動態(tài)合格。

3.3 切頂預(yù)裂爆破

（1）切頂孔

因1006 運順皮帶安裝在主幫側(cè)，導(dǎo)致切頂施工作業(yè)空間受限，切頂鉆孔施工角度與法線夾角最大只能保證10°，同時偏轉(zhuǎn)角度工人施工過程中無法準確把握，另外濕式打眼作業(yè)水流至底板，造成底板淤泥。

①利用三角函數(shù)計算偏轉(zhuǎn)角度下的水平位移距離，便于工人施工。

②在打眼作業(yè)區(qū)域開挖水溝及臨時水倉杜絕水流至滿巷道。

③在實施留巷作業(yè)時，需提前考慮將運順皮帶安裝至巷道中心，保證與主幫的距離，以便后期切頂孔施工，同時可考慮調(diào)整偏轉(zhuǎn)角度至30°，提升切縫側(cè)頂板支護效果。

④鉆孔施工過程中不得隨意挪動鉆機位置，同時鉆機上升均勻給力，升力不得過大，保證鉆孔的直線性。

⑤施工過程中勤檢查鉆頭磨損程度，發(fā)現(xiàn)磨損過大及時更換，確保鉆孔內(nèi)徑大小合適。

⑥使用小型長臂錨桿鉆車施工切頂孔，提高施工效果及質(zhì)量。

（2）爆破

做好裝藥前驗孔工作，通過加工專用驗孔工具進行驗孔，合格后方可裝藥。

①針對不同頂板巖性，及時調(diào)整最佳裝藥參數(shù)，確保爆破效果。

②頻繁沖孔時，及時調(diào)整炮泥封孔深度、炮泥干濕度及黏度，提升封孔質(zhì)量。

3.4 尾巷支護

尾巷單體支護是控制留巷頂板的重要手段，其支設(shè)水平對于巷道維護起著重要作用。

切縫側(cè)采用U型鋼擋矸支柱+ 金屬網(wǎng)支護方式支護封閉采空區(qū)，U型鋼的支設(shè)質(zhì)量是頂板控制的關(guān)鍵。

（1）U型鋼必須支設(shè)在實底上，支設(shè)前必須清理干凈底板淤泥、浮煤，掏槽保證深度一致底板平直。

（2）U型鋼搭接長度需保證不低于規(guī)定值，同時固定螺栓預(yù)緊力不低于規(guī)定，垂直頂?shù)装逯гO(shè)。

（3）金屬網(wǎng)片搭接固定，嚴格按照設(shè)計規(guī)定執(zhí)行。

3.5 瓦斯治理

工作面通風(fēng)方式由“U”型通風(fēng)改為“Y”型通風(fēng)，1006 運輸順槽后巷可能存在漏風(fēng)，導(dǎo)致采空區(qū)瓦斯涌出。將進風(fēng)順槽隅角封堵嚴實，減少風(fēng)流流入采空區(qū)，同時根據(jù)實際情況合理分配進風(fēng)順槽及運輸順槽配風(fēng)量，使工作面處于均壓狀態(tài)。

由于采空區(qū)埋管抽采和“Y”型通風(fēng)的漏風(fēng)流場特點，使供氧通道發(fā)育，采空區(qū)可能存在發(fā)火風(fēng)險。

（1）采取措施減少采空區(qū)漏風(fēng)。

（2）回采時必須沿頂?shù)装暹M行割煤，減少采空區(qū)遺煤。

（3）加強阻化劑的噴灑工作。

（4）若尾巷瓦斯?jié)舛茸兓m當調(diào)整埋管抽采風(fēng)量；當瓦斯?jié)舛炔桓邥r，可停止埋管抽采。

4 結(jié)語

本文基于1006 工作面無煤柱“110 工法”工業(yè)試驗，進行了全面總結(jié)，詳細分析了實施過程中遇到的各種困難和問題，提出解決辦法，其中也包括一些個人觀點、看法；無煤柱“110 工法”在黃陵一號煤礦的成功應(yīng)用，為該技術(shù)的推廣積累了一些寶貴經(jīng)驗。