沿空留巷技术在防治顶板垮落型冲击地压中的应用

周脉来

摘要：双鸭山东保卫煤矿主采煤层为36煤层，煤层厚度1.3～2.3m，煤层倾角23～45°；为简单结构煤层。2015年7月22日回采三采区36层-570左面时，发生了一起因采空区坚硬顶板垮落引起的冲击地压事故。为治理冲击地压，东保卫煤矿在回采三采区36层-620左面时，采用了运输巷沿空留巷切顶技术，减缓了冲击地压对工作面回采的影响，目前取得了较好的效果。沿空留巷技术不仅取消了煤柱，减少了资源损失，更重要是有效地控制了应力集中给采煤工作面带来的灾害影响。

关键词：空区垮落；冲击地压；治理；沿空留巷；切顶

一、工作面基本概况

东保卫煤三采区采区36层-620左面，煤层采高为1.7～1.98m，倾角为13～34°，工作面长度141m。36层煤整体呈单斜构造，煤层伪顶为0. 4m灰黑色细砂岩，岩石破碎节理发育。老顶为7. 0m厚的粗砂岩，黄白色，分选磨圆不好，层理不发育。煤层底板为3. 6m厚的中砂岩，灰白色，岩石层理发育，分选磨圆均好。

二、沿空留巷工艺及设计参数

三采区36层-620左面运输巷采用提前切顶自然垮落的方式进行留巷，具体工艺及参数设计如下：

切顶

从切眼回采开始直至停采线，在距运输巷上帮50mm处施工切缝孔，切缝孔深度7.5m，间距0.5m，孔底指向煤体方向，与竖直方向成15°，孔径50mm。

装药方式采用双向聚能管爆破，双向聚能管为特制聚能管，外径为42mm，内径为36.5mm，管长1500mm。聚能爆破采用三级煤矿乳化炸药，炸药规格为Φ35×300mm/卷，每孔装三个半聚能管，聚能管内装药按从里到外的依次为3、1、2、1。爆破孔口采用炮泥水泡泥封孔，封泥长度2.0m。每次起爆10个孔。

2、支护

为了保证切顶过程和周期来压期间巷道的稳定性，采用恒阻大变形锚索在巷道顶板预裂切顶前补强加固。共布设3列，恒阻锚索沿竖直方向布置，第一列恒阻锚索距上帮500mm，排距1000mm；第二列恒阻锚索布置在巷道中线，排距2000mm；第三列恒阻锚索距离下帮500mm，排距3000mm。第一列恒阻锚索相邻锚索之间用300mm宽W钢带连接。

考虑到切缝参数及巷道原设计支护方式，恒阻大变形锚索直径取21.8mm，长度8300mm，恒阻器长500mm，外径79mm，最大允许变形量350mm，恒阻值为30±2t，预紧力不小于25t。

3、采后留巷

运输巷打设三排单体支护顶板，最下一排单体距下帮1.1m，然后向上依次按间距1000mm打设，单体打设要迎山有力。紧贴上帮垂直打设 U型钢立柱，间距0.5m，立柱底部柱窝不小于200mm，U型钢立柱之间连接用两道U型卡子，两道U型卡子之间距离不小于200mm。巷道内用单体打设一排戗柱，每根戗柱戗在U型钢立柱顶部，戗柱底部戗在最上一排支护单体底根上，最上一排单体间距0.5m。要保证每米6棵单体，所有单体戗柱支撑有力。

U型钢立柱里侧挂网采用直径为6mm钢筋网，网与网链接必须隔孔用铁丝链接。

金属网用高强焊接网，网空规格为100mm×100 mm，网尺寸为2000m m×1000 mm.

为了防止漏风金属网里码设一层煤粉袋形成挡风墙，接顶、接底严实。

码设的煤粉墙、打设的钢梁立柱以及单体支护必须紧跟工作面推进，不得滞后工作面支架顶梁末端。

三、效果分析

1、巷道变形情况分析

采用顶底板移近量动态报警仪监测该巷道切顶后的巷道变形情况，以下为两组监测数据曲线图：

该工作面回采至今已推进263米，通过对顶底板移近量动态报警仪监测数据分析，每个原班巷道上帮顶底板移近量变化平均为1.9mm，巷道下帮顶底板移近量变化为1.1mm，变化幅度极小，充分说明空区内顶板已经逐渐垮落压实，避免了因空区顶板冒落不充分给下个面回采时带来的影响。

2、微震監测数据分析

三采区36层-620左面采用沿空留巷切顶技术后，工作面从2018年2月份回采至4月份KJ551微震系统监测数据如下：

该面从回采开始，通过对2018年2、3、4月份KJ551微震系统监测数据的分析，采煤工作面除周期来压、见方期间等特殊时期顶板压力略大、释放能量明显增高外，其余回采时间顶板压力、能量释放均趋于平缓稳定。即便是周期来压、见方期间等特殊时期，顶板压力、能量释放也都低于临界预警值，对比三采区36层-570左面回采期间的监测能量释放值，有极大改善。

结论

东保卫煤矿三采区36层-620左面切顶自成巷工艺已初见成效，做到了采煤工作面无煤柱回采，尽最大可能减少了资源浪费，且对防治顶板垮落型冲击地压方面得到了实际应用。从开采至今，通过对微震监测数据及巷道变形数据分析，证明切顶自成巷技术对防治顶板垮落型冲击地压起到了显著效果，给我们今后治理矿井冲击地压提供了新方法新手段。切顶自成巷技术对于采煤工作面回采可谓是一举多得，我们还要通过实践对该项技术进行不断完善，创造更大的经济效益和社会效益。