魏振宇

（晉能控股煤業(yè)集團塔山煤礦，山西 大同 037001）

1 工程概況

晉能控股煤業(yè)集團塔山煤礦2#層8305 工作面平均埋深為487.3 m，綜采一次采全高采煤方法，煤層平均厚度為3.5 m，煤層平均傾角為2°～4°，普氏硬度f=2.7～3.7，煤層含1～2 層夾矸，夾矸平均厚度0.49 m。直接頂為9.5 m 黑灰色粉砂質(zhì)泥巖，基本頂為11.3 m 淺灰～灰色細粒砂巖，直接底為0.57 m 的黑色炭質(zhì)泥巖，基本底為3.3 m 的灰色中細粒砂巖。

為了緩解采掘接替緊張的問題，對塔山煤礦8305 工作面采用切頂卸壓沿空留巷技術(shù)[1-6]，通過砌筑人工護巷墻將8305 工作面運輸巷保留，作為8306 工作面的回風巷進行使用，實現(xiàn)“一進兩回”、“Y”型通風方式。8305 綜放工作面布置情況如圖1。

2 采空幫控制技術(shù)方案

在8305 工作面沿空留巷過程中，必須采取有效的控制技術(shù)控制采空幫的穩(wěn)定性，這也是關(guān)系沿空留巷技術(shù)能否成功的關(guān)鍵?；?305 工作面運輸巷沿空留巷現(xiàn)場實際，提出了超前預(yù)裂切縫、巷道補強支護、采空幫擋矸支護和滯后臨時支護的采空幫綜合控制技術(shù)。

2.1 超前預(yù)裂切縫

超前預(yù)裂切縫是在8305 運輸巷留巷處位置超前打孔、超前爆破，切斷留巷與采空區(qū)頂板的聯(lián)系，減小采空區(qū)對留巷的影響。

2.1.1 爆破鉆孔參數(shù)

沿8305 運輸巷頂板，距回采幫300 mm 布置一排炮眼，炮眼間距800 mm，鉆孔直徑45 mm，鉆孔開孔方向與煤壁夾角12°、傾角60°。預(yù)裂切縫鉆孔深度H可由公式（1）進行計算：

式中：H為預(yù)裂切縫鉆孔深度，m；H0為切頂高度，取12.3 m；α為鉆孔傾角，取60°；β為煤層傾角，取12°；c為切縫鉆孔穿透基本頂長度，取0.1 m。計算H=14.62 m，因此可以取15 m。

2.1.2 裝藥及封孔結(jié)構(gòu)

鉆孔長度為15 m，炮眼內(nèi)裝藥段為10 m，炸藥選用煤礦許用三級乳化炸藥，每孔炸藥20 卷，裝藥段分為三個部分分別裝藥。爆破鉆孔裝藥及封孔結(jié)構(gòu)如圖2。采用PVC 半管裝藥送入鉆孔，PVC半管內(nèi)徑32 mm，外徑36 mm；裝藥段自上而下分別為炸藥8 卷1.6 m，空氣柱2.7 m，炸藥7 卷1.4 m，空氣柱3.3 m，炸藥5 卷1.0 m，炸藥部分配2 發(fā)電雷管起爆；封孔段長度5 m，依次為2 支0.5 m 的水炮泥和4.5 m 的炮泥；裝藥結(jié)構(gòu)：采用正向裝藥；聯(lián)線方式：孔內(nèi)并聯(lián)、孔間串聯(lián)。

圖2 爆破鉆孔裝藥及封孔結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 巷道補強支護

在爆破后，為確保沿空留巷支護強度，要求對巷道進行補強支護。切頂前先對頂板采用錨索補強支護。錨索規(guī)格Φ18.9 mm×7500 mm 鋼絞線，排距為800 mm，每排布置3 根，左右錨索距端頭550 mm，右?guī)湾^索向回采幫偏轉(zhuǎn)10°，采用2600 mm×280 mm×4 mm 的W 鋼帶連接。錨索托盤采用300 mm×300 mm×16 mm 高強度可調(diào)心托板及配套鎖具。錨固劑采用1 支MSCK2360 型樹脂型錨固劑和3 支MSZ2360 型樹脂型錨固劑。

實體煤幫采用“錨索梁”補強支護。錨索規(guī)格Φ18.9 mm×4300 mm 鋼絞線，排距800 mm，每排布置2 根。錨索托盤采用300 mm×300 mm×16 mm高強度可調(diào)心托板及配套鎖具。錨固劑采用1 支MSCK2360 型樹脂型錨固劑和3 支MSZ2360 型樹脂型錨固劑。

2.3 采空幫擋矸支護

在支架后對采空幫進行擋矸支護，滯后支架不超過0.5 m。擋矸支護方案為“雙塑料網(wǎng)+鋼筋網(wǎng)+工字鋼+錨索”，如圖3。

圖3 巷道擋矸支護示意圖

擋矸支護布置1 層鐵絲網(wǎng)+1 層鋼筋網(wǎng)的雙層網(wǎng)，里層采用柔性菱形鐵絲網(wǎng)，外層為Φ6 mm 的鋼筋網(wǎng)，兩者搭接長度大于100 mm，網(wǎng)片緊貼巖面，成型規(guī)整。選用2 段11#型工字鋼進行擋矸，卡纜采用Φ20 mm 等強錨桿制成。錨索規(guī)格Φ18.9 mm×4300 mm 鋼絞線，俯角45°，錨固長度1.5 m，每1.6 m 布置1 根錨索，采用2.0 m 長工字鋼作為托盤。

2.4 滯后臨時支護

滯后臨時支護采用π 型梁配合單體柱做為臨時抬棚支撐頂板，沿巷道方向平行支設(shè)抬棚，在距離工作面10 m 范圍內(nèi)保證一梁五柱，π 型梁長為4 m，抬棚間距500 mm；單體柱下墊雙排傾向工字鋼底梁，第1、2、3、4、5 根單體柱靠近采空區(qū)側(cè)的距離分別為300 mm、600 mm、1500 mm、2500 mm、3800 mm。

3 采空幫控制效果分析

為掌握8305 工作面沿空留巷技術(shù)實施后運輸巷在留巷后巷道圍巖變形破壞情況及采空幫控制情況，在留巷巷道內(nèi)布置了觀測點。巷道觀測結(jié)果表明：隨著工作面的推進，留巷巷道圍巖變形量呈現(xiàn)先增大后穩(wěn)定的趨勢。工作面后方0～80 m 為動壓影響區(qū)，此時實體煤幫最大移近量為265 mm，采空區(qū)幫最大移近量為205 mm，頂板最大移近量為214 mm，底板最大移近量為153 mm；在距離工作面80 m 處，圍巖變形量基本趨于穩(wěn)定，巷道表面位移較小，頂板控制效果較好，完全可以滿足煤礦生產(chǎn)的安全要求。

4 結(jié)論

對塔山煤礦8305 綜采工作面留巷采空幫控制技術(shù)進行了實踐應(yīng)用研究，從超前預(yù)裂切縫、巷道補強支護、采空幫擋矸支護和滯后臨時支護四個方面進行了方案設(shè)計及應(yīng)用研究，巷道變形量控制在265 mm 以內(nèi)，效果顯著，滿足安全生產(chǎn)要求。