110工法切顶留巷安全技术在张集矿的应用

李殿峰

摘要：“110工法”是指在长壁式采煤工作面通过“切顶卸压”技术对回采巷道进行沿空留巷，从而实现1个工作面平均掘进1条顺槽、同采区相邻工作面间不留煤柱目标的新型留巷工艺。本文主要讨论了“110”工法切顶留巷安全技术在张集矿的应用安全技术，以供其他类似条件工作面参考。

关键词：110工法;切顶留巷;技术;应用

1  110工法应用的原理

110工法的关键便在于“拉得住、切得开、下得来、护得住”，要求恒阻锚索能拉得住上覆岩层基本顶。尤其是施工时要从多方面考虑。要考虑留巷体会不会漏风，有害气体会不会残留。在工法的实施中首先利用恒阻锚索对巷道顶板加强支护，以保证随后预裂顶板、切顶时不影响自动形成的巷道质量（如图1所示）;再利用切缝钻机施工爆破钻孔，在顶板形成裂缝;最后通过压力在采场周期来压时沿着顶板的缝隙实现沿空切顶，形成巷帮，再借助岩石碎胀系数使岩石破碎后的体积增大为原来的1.3倍，压实并隔断采空区，从而自动形成下一条回采巷道。

2  与传统开采技术相比110工法的可行性

“110工法”即切顶卸压沿空自留成巷无煤柱开采新技术，110是指一条巷道、一个工作面、零个煤柱。该工法是由中科院院士中国矿业大学何满潮在2009年提出的。它的主要技术原理是通过顶板定向预裂切缝，通过切断部分顶板的矿山压力传递，利用顶板岩层压力，形成切顶御压自动成巷道，实现无煤柱开采技术的应用，使得回采一个工作面、只需掘进一个顺槽巷道、另一个顺槽巷道自动形成，真正实现无煤柱开采。这一工法成功地将工作面由“跳采”转变为连续开采，实现了Y型通风巷道，降低巷道周期性的压力，加强了施工的安全和经济效益。与传统采煤技术相比“110工法”一是切断了“砌体梁”或“传力岩梁”的压力传递，成功转化为“切顶短臂梁”;二是改变和优化了经典的围压分布规律;三是减少了顺槽巷道掘进量50%（煤矿万吨掘进率减少50%）;四是利用矿压和围岩运动，自动成巷，实现无煤柱开采;五是缓解了工作面接续紧张;六是老顶破断引起的周期性压力减缓或消失;七是由于切缝采动期间超前压力大幅度减小;八是围岩变形量，底臌量大大减小， 维修量大大减小;九是临空岩柱压力小和围岩完整性好;十是消除了采空区瓦斯的威胁，降低了防灭火的难度。

3  具体应用

淮河能源煤业公司张集矿1613A工作面在回采期间对运输顺槽进行切顶卸压留巷施工， 工作面推进过程中，不同位置巷道受采动影响不同。工作面超前段会受到超前压力的影响，工作面开采后，顶板开始垮落，且从垮落到稳定需要一定的时间，因此距工作面较近的架后区域不仅需要进行顶板支护，还需进行挡矸支护。

3.1 超前支护区

此段巷道位于工作面超前采动影響区，需要超前加强支护。根据110工法整体施工方案设计要求，1613A运顺超前支护前期采用2组超前支架加1排20m单体支护配合铰接梁（工字钢）方式，待工作面回采超过超前支架时采取单体配合铰接梁（工字钢）支护，超前支护范围为2排20m。

3.2 成巷稳定区（架后250m之后）

此段巷道，切落成巷帮在顶板不断下沉过程中逐渐压实，受采动影响减小，顶板下沉量及液压支柱的压力变化很小，该区域趋于稳定状态，可将顶板临时支护设备撤掉，保留U型可缩支架及钢筋网进行挡矸。

3.3 端头支架与超前支架

在煤矿采用传统长壁开采工艺的情况下，端头跨度及悬顶面积大，应力集中，端头支架布置在部分顺槽巷道中，随工作面的推进，向前一直推进。

工作面采用切顶卸压自成巷技术时，正常地质状况下工作面推过后，采空区顶板滞后5m基本冒落充实，巷旁挡矸支护工作无法在工作面支架的后方进行，只能在架前进行挡矸支护工作。当挡矸支护在架前进行时，如果端头支架边缘向巷道方向超出切缝线，将导致留巷宽度变小，影响后期巷道的使用;如果端头支架向采空区方向超出切缝线，将导致端头支架与挡矸支护之间有空隙，采空区矸石将向工作面内涌入，阻碍正常生产。

1613A工作面运输巷初期将2架行内端头支架置于留巷内，超前支架布设于实体煤帮侧，优化后的沿空留巷端头支架位置如图1所示。

3.4 喷浆

留巷后需进行采帮侧及顶板喷浆处理。根据科研单位以往留巷矿压观测统计，架后0-60m区段为顶板运动剧烈阶段。在滞后工作面距离大于60m后，围岩运动减弱，可进行初次喷浆，喷浆厚度60mm，根据现场矿压监测情况，待巷道围岩运动基本稳定后（预计滞后工作面200m）进行复喷，喷浆厚度为40mm。喷浆材料可选用煤矿用快速密闭喷涂材料或者混凝土喷浆材料。混凝土喷浆时，必须清除墙脚的岩渣、堆积物，并对受喷面进行冲洗，然后调节好风水压和水灰比（水灰比为1：0.5），先凹后凸的顺序喷浆，喷嘴距岩面0.8～1.2m均匀喷射，喷射后以表面光泽，无干斑、下坠为宜。

4  结论

“110工法”将顶板设计位置切落，阻断了顶板的应力传递，避免了回采动压对采空区煤体的影响，维护了煤体的完整性。新形成的巷道，解除了高应力环境的威胁，使得巷道变形量减小，易于维护，对于底鼓的治理效果显著。“110工法”关键技术的主要工序是恒阻大变形锚索的安装、顶板预裂爆破钻孔及顶板预裂爆破，均为超前施工，且可以平行作业，不影响回采速度，能够实现高效回采，工作面回采之后的挡矸处理也非常简单。“110工法”工艺流程简单，并没有改变现有的技术使用的工具，也没有改变现有的采煤工艺，相比传统的留巷方法，施工速度快，工艺简单，工人劳动强度低。采用“110工法”每留巷 1000m，每面大约可多产近5万t煤，由此带来的经济效益无疑是非常可观的。

参考文献：

[1] 王国鑫.切顶卸压恒阻大变形锚索的受力及围岩变形模式研究[J].内蒙古科技与经济，2017（15）：124-127.