切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术的应用

常利军

【摘 要】 文章针对某高瓦斯“U”型通风矿井煤炭回采率低、上隅角瓦斯超限和“抽掘采”衔接紧张等问题，基于对工作面现场实际情况调查研究，提出了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术方案。北七2#煤盘区采用切顶卸压沿空留巷技术留巷215m范围内，巷道顶底板和两帮相对移近量最大值分别为365.12mm和462.14mm，巷道围岩变形在允许范围内，满足下一工作面复用要求;且使整个盘区巷道掘进量减少3万m，原煤回采量增加180万t，极大缓解了该矿“抽掘采”衔接紧张局面，提高了煤炭资源回采利用率。

【关键词】 沿空留巷;切顶卸压;无煤柱开采;巷道支护

【中图分类号】 TD322 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2020）05-0026-03

切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术凭借巷道掘进量低和资源回采率高等优势，在国内各大矿区的应用日益广泛，也日益成为学者专家研究的焦点。张勇等基于对岩性、支护方式和切顶爆破参数等分析，提出了中厚煤层复合顶板切顶卸压无煤柱开采方案及参数，为工作面安全高效开采提供了技术保障。李永元基于9301工作面实际工程地质条件，提出了9301运输巷切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术方案，有效解决了工作面采掘接替紧张问题。赵恩祺等基于对薄煤层留巷围岩变形的分析，提出了薄煤层切顶卸压沿空留巷及围岩控制方案。上述研究极大促进了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术的应用和发展，为类似工程地质条件工作面开采提供了宝贵技术借鉴。

本文基于上述研究成果，针对某高瓦斯“U”型通风矿井煤炭回采率低、上隅角瓦斯超限和“抽掘采”衔接紧张的问题，提出了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术方案对62711工作面进行回采，有效解决了工作面“抽掘采”衔接紧张局面，提高了煤炭资源回采利用率。

1工程概况

某高瓦斯矿井62711工作面为北七2#煤盘区首采工作面，工作面埋深435-687m。2#煤层直接顶为细粒砂岩，厚度为4.20～5.54m，均厚5.12m;老顶为砂质泥岩，均厚2.62m;直接底为砂质泥岩，均厚1.80m;老底为炭质泥岩，均厚2.13m。回采走向长度为1761m，切眼长216m。采用走向长壁后退式综合机械化采煤法，全部垮落法管理顶板。62711工作面布置情况如图1所示。

2切顶卸压无煤柱沿空留巷基本原理

切顶卸压无煤柱沿空留巷是指通过定向顶板切缝技术将巷道采空区侧顶板在周期来压作用下沿切缝切断，并使切落的顶板随支架移动而及时垮落充填采空区，形成对上覆岩层的支撑结构，从而达到缩短顶板悬臂长度、优化顶板结构、减小巷道围岩压力的目的，使得巷道得以保留并在下一工作面回采时复用。切顶卸压无煤柱沿空留巷基本原理如图2所示。

3切顶卸压无煤柱沿空留巷方案

3.1恒阻大变形锚索超前支护

采用恒阻大变形锚索对62711轨道巷进行超前支护。恒阻大变形锚索垂直于顶板方向布置，共布设3列，第一列、第二列和第三列恒阻大变形锚索距巷道右帮距离分别为400mm、1400mm和3100mm。第一列恒阻锚索相邻锚索之间用W钢带连接（W钢带平行于巷道走向）。恒阻大变形锚索直径取为21.6mm，长度取为8300mm，恒阻器长500mm，直径79mm，恒阻值为33±2t，预紧力不小于28t。62711轨道巷恒阻大变形锚索支护如图3所示。

3.2顶板预裂切缝参数设计

根据岩石碎胀特性，通常对采空区侧巷道顶板进行预裂切缝爆破，使得爆破切落的岩石对顶板形成一定程度的支撑，从而实现改善留巷应力环境的目的。基于类似矿井施工经验，并结合62711工作面实际工程地质条件，将切顶炮孔长度设计为6000mm，切顶高度为5800mm，切线与水平方向夹角为75°，炮孔间距为500mm。切顶炮孔布置如图4所示。

此外，顶板预裂切缝爆破施工时采用双向聚能爆破预裂技术，双向聚能管外径为42mm，内径为36.5mm，管长1500mm。根据现场多次多种装药观测，最终确认4连孔爆破，每5孔为一组，4连孔装药，一孔观测。装药孔每孔装3根聚能管，采用3+3+1的装药方式，封孔长度为2m。切顶炮孔装药结构如图4所示。

3.3留巷段支护及挡矸设计

为了有效降低62711轨道巷采空区侧顶板因受切落顶板的挤压和摩擦变形，在62711工作面推进过后，对工作面后方100m范围内沿空巷道顶板采用“一梁三柱”的方式进行后部顶板主动支护，3根同排单体支柱距切线距离分别为200mm、900mm和1900mm。此外，在采空区侧单体支柱间铺设钢筋网和工字钢，以防止采空区矸石进入沿空巷道内部。在工作面后方成巷区段压力稳定后，及时回撤单体支柱。留巷段支护及挡矸设计如图3所示。

4应用效果

为了掌握切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术在62711工作面使用效果，对62711工作面推进215m范围内62711轨道巷围岩变形进行监测，监测结果如图5所示。由图5可知，留巷215m范围内巷道顶底板相对移近量最大值为365.12mm，两帮相对移近量最大值462.14mm。巷道围岩变形在允许范围内，整体稳定性较高，在下一工作面回来时满足复用要求。62711工作面沿空留巷无煤柱开采现场留巷如图6所示。

5结语

基于62711工作面实际工程地质条件和切顶卸压无煤柱沿空留巷基本原理，提出了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术方案，并对恒阻大变形锚索超前支护参数、顶板预裂切缝参数和留巷段支护及挡矸进行设计。现场应用实测结果表明：采用切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术后，62711工作面推进215m范围内沿空留巷顶板最大下沉量为365mm，两帮最大移近量为462mm，满足下一工作面复用要求，极大缓解了该矿“抽掘采”衔接紧张局面，提高了煤炭资源回采利用率。

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