切顶卸压在沿空留巷技术上的应用

张言

（冀中能源峰峰集团 大淑村矿，河北 邯郸 054000）

1 概况

峰峰集团是一个具有百年开采历史的煤炭企业，为延长矿井寿命，薄煤开采逐渐成为主力。沿空留巷技术具有提高煤炭资源采出率、改善巷道维护工作量、减少巷道掘进量、缓解采掘衔接矛盾等优点。大淑村矿在沿空留巷技术方面进行了积极的探索，通过借鉴他矿经验，结合现场条件，选择柔模泵注混凝土沿空留巷工艺，从2011 年开始使用该技术，经过10 个工作面的使用总结和完善，取得良好的效果。沿空留巷在薄煤工作面的应用，减少了巷道开拓的工程量，但沿空留巷墙体里侧的顶板采用缓慢下沉垮落法管理顶板，导致沿空留巷墙体承压过大，时常出现墙体被压崩、压坏的情况，影响留巷效果，给工作面通风安全带来了隐患。基于此，该矿对切顶卸压技术进行了深入研究，用于解决沿空留巷所遇到的主要问题。

2 切顶卸压在沿空留巷技术上的应用

174402 工作面所采煤层属于薄煤，上摸顶、下摸底一次采全高，采高为0.6～1.6 m，一般为1.2 m，煤层倾角平均9°，直接顶为野青石灰岩，直接底为细砂岩，顶、底板岩性均较坚硬，采用走向长壁后退式综合机械化采煤法，“Y”型通风，切眼及上顺槽采用沿空留巷技术留巷。针对沿空留巷所遇到的压力显现明显，采取了切顶卸压技术进行控制。

2.1 定期分析顶板岩性与层位

根据采煤工作面回采进度，定期对需要沿空留巷的区域进行顶板岩性和层位分析。174402 回采工作面所需留设巷道为上顺槽，根据沿空留巷区域，每3 m 对顶板进行打设分析钻孔，钻孔布置在沿空留巷载体中间，孔径32 mm。根据钻孔对沿空留巷区域直接顶和基本顶板厚度、倾角、走向进行分析，进而确定直接顶的基本情况。该项工作需要超前工作面回采完成，从而确保后期沿空留巷所需地质资料准确及时性。

2.2 计算卸压钻孔

对沿空留巷顶板的岩性、层位进行分析，详细了解其产状后，对卸压钻孔进行合理设计。卸压钻孔主要依据直接顶的厚度、倾角、沿空留巷宽度及煤层厚度等技术参数进行验算确认，对卸压钻孔的开孔位置、方向、深度进行定性计算，确定钻孔基本施工参数。爆破位置距离沿空留巷设计边缘1.0 m，深度达到基本顶板1.5 m 的范围，可实现爆破后采空区顶板全部垮落。

2.3 施工卸压钻孔

作业前，通过分析顶板基本情况，确定卸压钻孔的基本施工参数，再进行施工作业。按照钻孔施工参数，利用DCA-45 型切缝钻机对沿空留巷的煤壁进行超前施工钻眼，确保钻眼各项参数不受采动影响。此项技术需要穿煤定位卸压钻孔在直接顶的位置，因此需要精准定位方向，确保钻孔的精准度。

2.4 定量爆破切顶卸压

依据切顶爆破的深度和直接顶厚度，合理确定爆破参数。在爆破钻孔中安装BTC-1500 型聚能管，外径42 mm，内径36.5 mm，管长1 500 mm，药包外径32 mm，长200 mm，每钻孔安装的聚能管数量根据顶板厚度调整，聚能管必须捅到孔底，并留有500 mm 的封孔长度，一次拉炮距离不超过20 m。生产工序为打设预裂爆破炮眼—支护浇注空间—清理支袋的浮煤浮砟—挂柔模侧翼（使用板梁或木板，保证柔模成型）—安装锚栓—清洗湿润管路—注混凝土（按设计要求进行混凝土配比拌料）—封孔—清理管路—保养48 h（混凝土强度达到设计要求）—回撤点柱—进行装药切顶爆破。

2.5 技术关键控制点

（1）引进DCA-45 型切缝钻机，利用切缝钻机在174402 综采工作面进行切顶爆破，给沿空留巷墙体进行卸压。

（2）切顶爆破工作要超前，否则当采空区顶板来压后沿空留巷墙体承压过大，时常出现墙体被压崩、压坏等情况发生。

（3）准确判断直接顶和基本顶。切顶卸压钻孔的基本参数主要依据分析钻眼的情况确定，如若对顶板岩性判断错误，则会造成极大的偏差，无法准确指导具体施工。因此，分析判断顶板特性时，需要有地质基础专业人员进行指导。

3 技术成果

3.1 经济效益

大淑村矿野青巷道的掘进成本为2 497 元/m，柔模泵注混凝土沿空留巷设计留巷成本为1 123 元/m，每米节约1 374 元。目前已经实施沿空留巷10个工作面（表1），按目前留巷总长度6 193 m 计算，节约850.9 万元。沿空留巷减少野青煤柱损失20 m，按煤厚1.5 m，容重1.55 t/m3，走向5 061 m计算，多回收煤炭23.5 万t，经济效益显著。

表1 大淑村矿沿空留巷情况Table 1 Situation of gob-side entry retaining in Dashucun Mine

3.2 其他效益

（1）采用柔模泵注混凝土沿空留巷技术，与沿空掘巷比可实现无煤柱开采，减少资源损失。

（2）减轻了工人的劳动强度，加快了留巷速度。柔模泵注混凝土沿空留巷技术可以有效地降低工人的劳动强度，改善作业环境，同时也提高了机械化程度，加快留巷速度，提高了工效。

（3）改善生产条件，提高支护效果。采用柔模泵注混凝土这种高阻力、早支撑的刚性巷旁支护，实现了切顶卸载，使巷道变形量小，巷道支架受力小，在服务期内巷道断面满足生产需要，维修费用较低。

（4）节省一组采掘队伍，减少了大量掘进设备投入，降低安全事故几率，促进原煤生产实现稳产高产。

（5）按大淑村矿野青半煤岩巷道掘进施工速度3 m/d 计算，掘进740 m 巷道需要246 d，大幅度缓解了衔接紧张的局面。

（6）柔模泵注混凝土沿空留巷设计科学先进，为集团公司的快速发展提供了技术手段。

4 结语

切顶卸压技术可以有效解决薄煤工作面采空区顶板垮落不充分、不均匀、不及时对沿空留巷的破坏难题，释放采空区顶板压力，减少采空区顶板压力和工作面周期来压在沿空留巷巷道上的显现，对于沿空留巷技术是一项补充完善技术。通过切顶卸压爆破技术在174402 综采工作面的成功应用，可以得出一套行之有效的解决沿空留巷墙体被压崩、压坏的经验与方法，从根本上保证了矿井正常衔接，减少巷道整修和掘进。