综采工作面切顶卸压护巷技术的应用与分析

王玉强 任永刚 周俊林

冀中能源峰峰集团牛儿庄采矿有限公司 河北邯郸 056201

1 工作面概况

东工广大煤1 号工作面位于工业广场保护煤柱东部，地面标高+200 至+195m，工作面标高为-200m 至-240m，开采2#煤层，煤厚平均5.5m，煤层倾角平均9°，走向长度384m，倾斜长度60m。北侧临近三水平皮带下山，西侧临近二水平南翼运输大巷，南侧临近南工广4 号采空区，东侧临近外52804 采空区。

2 切顶卸压护巷原理

综采工作面以往都是采用末端设计煤柱方式，在老空侧顺运输巷方向滞留一段长度空间，此空间受巷道顶板压力减小，而在该区域段顶板受巷道侧煤柱的支撑作用发生垮落不明显或垮落影响较小。如此一来，采煤工作面老空侧支护顶板巷道带来作用力较大的附加作用力，回采巷道依老空顶板周边慢慢发生沉降和不同程度的损坏，甚至会出现压垮性冒顶现象的发生。

采用切顶卸压护巷技术就是针对以上情况的发生所提出来的，采用力学的原理，当工作面推进至该段时，根据聚能定向爆破技术，干扰巷道上覆围岩整体垮落，实施预裂顶板层爆破，将该段的顶板悬臂梁结构予以破坏，将老空区紧邻的运输巷顶板实施断裂施工，这样一来老空侧的上覆岩层将不再受整体顶板压力的作用力和上覆顶板作用力作用在运输巷中，这样以来就起到周边及上覆顶板的护巷效果。

3 切顶卸压护巷设计和施工工艺流程

切顶卸压护巷设计。东工广大煤1#工作面运料道切顶缷压护巷施工流程：

巷道上覆围岩爆破施工孔及巷道上覆围岩爆破施工：

从东工大煤1# 工作面运料道经31 点外约30m 处开始切顶卸压，巷道上覆围岩爆破施工孔为：间距500mm，深度13000mm，与垂直方向夹角为10°。预裂爆破时，所有爆破孔均插入8 根聚能管，其中聚能管身长为1500mm，预裂孔封泥长度为4.0m，按工作面推进方向，对东工广大煤1#运料道进行爆破预裂切缝，形成切顶缷压预裂切缝线。

顶板预裂使用的特制聚能管，特制聚能管外径为42mm，内径为36.5mm，管长1.5m。聚能爆破使用煤矿许用炸药，爆破孔口采用炮泥封孔。具体装药参数需通过现场试验确定。

在巷道预裂设计处，聚能管放入预裂孔内，每孔8 根聚能管，使用3+2+1+1+1+1 的装药方式，且根据根据现场试验效果具体调整，封孔长度2m，见下表。

4 切顶卸压护巷施工工艺和顶板预裂切缝爆破施工

4.1 主要工艺流程

①根据设计需要，依据巷帮外侧指定距离0.5m 线为基准，沿巷道煤壁侧顶板准确标出所需预裂孔间距和位置，预裂孔表面布置在一条直线上，钻孔间距0.5m。

②调整钻机位置，使钻机钻臂与预裂钻孔连线垂直；

③使用直径为48mm 的专用钻头，按照上述角度和垂直位置，在巷道煤壁侧上覆岩层钻孔预标注位置准确定位，并进行预裂孔的施工，预裂孔深度为13m，预裂孔施工过程中按照操作规程进行预裂孔的施工，且保证预裂孔平直度。

④施工前先用钻机在距离第一个钻孔3m 至5m 处打探测孔观察顶板硬度变化，确定钻孔装药量，要求打透老顶三分之二。

4.2 顶板预裂切缝爆破施工

顶板预裂切缝爆破使用聚能拉张切缝爆破方法，根据设计要求，对顶板预裂预施工的单个孔和多个孔联孔施工对所保护巷道顶板上覆岩层进行预裂爆破施工，根据多孔爆破试验掌握的最佳预裂施工方案进行顶板预裂爆破施工，具体工艺流程如下：

①对预裂钻孔施工完的预裂钻孔中安装BTC-1500型聚能管，外径42mm，内径36.5mm，管长1500mm，每钻孔安装8 根聚能管，聚能管安设至孔底。

②在聚能管中放置矿用许用炸药，装药量以试结果而定，初定每孔10卷，药包外径Ф32mm，长300mm。每个聚能炮孔在装药前，先在巷道内按照爆破装药设计参数从孔底聚能管开始连续装药，并安设雷管和引线，然后将引线穿过第二根聚能管，并将第二根聚能管与第一根聚能管用专用连接件连接，然后在第二根管内开始连续装药并安设引线，重复按照上述方法，依次完成全部聚能管装药，每个聚能管设置一个雷管，未装药聚能管则不需雷管。爆破方式：采用正向爆破方式，孔内串联连线，孔与孔之间并联连线，使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管。

③孔口用炮泥封孔，封孔长度不低于4.0m。

④按照煤矿安全操作作业规程规定设置安全放炮距离，并组织爆破工作。

⑤爆破后组织生产技术部人员及时对爆破效果进行现场监测并分析，保证顶板预裂缝率在75%以上，

4.3 顶板预裂爆破效果监测方法

预裂孔施工完毕一个，就对预裂孔进行一个编号管理，并对每个预裂孔在预裂爆破切缝后进行炮孔裂缝评估统计，建立预裂施工孔统计台账。

（1）检测方案。采用“表面—孔内探测相结合”的方法，对预裂孔表面裂缝、孔内裂缝使用检测仪检测。

（2）检测仪器和设备。

①防爆相机进行巷道表面照相，检测定向预裂缝表面联通情况

②钻孔自动成像仪：钻孔内部探测成像，检测定向预裂缝孔内扩展情况

③检测步骤及评价指标：

第一步：预裂钻孔后预裂爆破前，钻孔编号，预裂孔自动成像仪探测成孔效果和裂隙情况。

角度误差率：K1=α 设计-α 实际/α 设计≤10%

钻孔平直率：K2=L 坑洼/L 钻孔≤10%

第二步：钻孔自动成像仪内部探测，检测定向预裂缝孔内扩展情况。

孔内裂缝率：K3=L 孔内裂缝/L 有效钻孔长度≥75%。