崔計(jì)平

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)鹿臺(tái)山煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048200）

1 問題的提出

2202 工作面的軌道順槽采用了切頂卸壓沿空留巷技術(shù)，留巷形成后被作為2203 工作面的皮帶順槽使用。2203 工作面回采過程中發(fā)現(xiàn)，2203 皮帶順槽端頭三角區(qū)頂板不能完全垮落，懸頂面積超過了10 m2，不符合規(guī)程規(guī)定。2202 皮帶順槽端頭沒有出現(xiàn)三角區(qū)無法垮落現(xiàn)象，通過與2202 工作面對(duì)比分析，2203 皮帶順槽采用切頂卸壓沿空留巷工藝后，對(duì)巷道頂板進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，在原有巷道支護(hù)的基礎(chǔ)上補(bǔ)打了加強(qiáng)錨索，錨索采用規(guī)格為Φ21.8 mm×13 300 mm，間排距為1 800 mm×2 000 mm。雖然提前對(duì)錨索進(jìn)行了退錨，但退錨效果不好，退錨率不高。同時(shí)，由于采用切頂卸壓工藝，提前將順槽與工作面之間的頂板切斷，破壞了端頭兩臨邊固支受力狀況，將巖應(yīng)力提前釋放，端頭三角區(qū)頂板不易完全垮落。

2 擬采取的措施

針對(duì)端頭三角區(qū)懸頂面積過大的問題，一般采取兩類辦法。一類是利用外力破壞端頭三角區(qū)頂板的完整性，降低頂板的承載能力，常用的是爆破和水壓預(yù)裂。另一類是人為減弱頂板的支護(hù)強(qiáng)度，常用的辦法就是退掉三角區(qū)的錨桿、錨索，剪斷金屬網(wǎng)，消除頂板巖石之間的聯(lián)系，促進(jìn)離層發(fā)育，加速頂板垮落。

鹿臺(tái)山煤業(yè)為高瓦斯礦井，順槽采用切頂卸壓沿空留巷技術(shù)后，前期已經(jīng)對(duì)頂板進(jìn)行切頂爆破，頂板會(huì)形成不同程度的裂隙，瓦斯會(huì)順著裂隙上升。如果采用爆破強(qiáng)制放頂，爆破產(chǎn)生的電火花可能引燃裂隙中的瓦斯，發(fā)生瓦斯爆炸，存在極大的安全隱患。同樣因?yàn)楫a(chǎn)生了裂隙，采用水壓預(yù)裂頂板時(shí)水壓會(huì)順著已有的裂隙卸壓流出，起不到預(yù)裂作用。

根據(jù)以上分析得出，破壞頂板完整性的方法不可行，只有在減弱頂板支護(hù)強(qiáng)度這個(gè)方向上找突破?，F(xiàn)有的辦法是在回采前將巷道的錨桿、錨索退掉，然后將金屬網(wǎng)剪斷，最大限度地減弱頂板的支護(hù)強(qiáng)度。退錨桿和剪金屬網(wǎng)可以很快完成，退錨索相對(duì)比較困難。鹿臺(tái)山煤業(yè)采用張拉千斤頂退錨工藝，此工藝存在諸多弊端，主要表現(xiàn)在需要人員多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，存在安全隱患等，而且存在很大的局限性，對(duì)于炸頭的錨索無法進(jìn)行作業(yè)。

經(jīng)過多方調(diào)研比較，采用水切割機(jī)代替張拉千斤頂退錨。

3 礦用水切割機(jī)的應(yīng)用

3.1 礦用水切割機(jī)的組成及工作原理

礦用水切割機(jī)是通過獲得極高速度的磨料粒子流（水砂混合流），對(duì)錨索高頻地撞擊和沖蝕，從而切斷錨索。礦用水切割機(jī)主要由混砂閥、磨料罐、壓力補(bǔ)償裝置、欠壓保護(hù)超壓報(bào)警液控閥、安全閥、高壓膠管、壓力表、噴嘴體組成，如圖1 所示。

圖1 礦用水切割機(jī)工作原理圖

液壓源由工作面往復(fù)式乳化泵提供。磨料罐中裝有磨料，磨料為80 目的石榴石。混砂閥將磨料與水按一定比例混合。噴嘴體主要由噴嘴和噴嘴座組成，噴嘴直徑為0.8 mm，套在噴嘴座上安裝在刀架上。

液壓源輸入30 MPa的高壓水，經(jīng)過高壓膠管輸送到水切割機(jī)中，經(jīng)過磨料罐將水和砂按一定比例混合后流向高壓管，高壓混合水經(jīng)過噴嘴體瞬間加速到340 m/s，使水砂產(chǎn)生巨大的高速射流動(dòng)能，用刀架固定進(jìn)行切割，通過遠(yuǎn)程控制可伸縮切割器控制噴嘴的橫向移動(dòng)，完成整個(gè)切割過程。

3.2 礦用水切割機(jī)的應(yīng)用

鹿臺(tái)山煤業(yè)2203 皮帶順槽支護(hù)錨索直徑為21.8 mm，托盤規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm。將遠(yuǎn)程控制可伸縮切割器采用強(qiáng)磁固定方式，固定在托盤上，將噴嘴對(duì)準(zhǔn)托盤與鎖具之間的縫隙，調(diào)整噴嘴與錨索間的距離，打開水切割機(jī)控制閥，開始切割，通過遠(yuǎn)程手輪控制噴嘴沿刀架緩慢移動(dòng)，直至切斷錨索。通過現(xiàn)場試驗(yàn)，水切割機(jī)切割效率高，安全可靠。采用水切割機(jī)退錨后，錨索的退錨率達(dá)到了99%以上，大大減弱了三角區(qū)支護(hù)強(qiáng)度，三角區(qū)頂板垮落明顯，滿足規(guī)程對(duì)懸頂面積的要求。

4 結(jié)論

針對(duì)采用切頂卸壓沿空留巷巷道端頭三角區(qū)不能完全垮落問題，分析了兩類三角區(qū)放頂方式，得出采用減弱支護(hù)強(qiáng)度的方式更可靠。引進(jìn)了礦用水切割機(jī)，介紹了水切割機(jī)的組成和工作原理，并在鹿臺(tái)山煤業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用，退錨率達(dá)到了99%以上，有效地減弱了三角區(qū)頂板的支護(hù)強(qiáng)度，解決了因端頭三角區(qū)懸頂面積大的問題。水切割機(jī)具有安全高效、勞動(dòng)強(qiáng)度低、環(huán)境適應(yīng)性高等特點(diǎn)，是一項(xiàng)值得推廣的技術(shù)。