恒阻锚索支护+双向聚能爆破预裂切顶卸压技术在沿空留巷工程中的研究与实施

摘 要：矿井为深入贯彻落实上级各项关于加强巷道留巷质量管理安全生产文件精神，抓好回采工作面下巷沿空留巷施工质量过程管控，同时为确保沿空留巷工作的顺利开展，采用以“恒阻锚索支护+双向聚能爆破预裂切顶卸压技术”为主体的实施方案，通过超前预裂切缝爆破，在局部范围切断工作面頂板应力传递，减弱巷道顶板压力;利用恒阻锚索补强加固，控制顶板下沉，使所留巷道围岩能够最大限度地发挥自身承载作用，减少巷道变形，保证留巷效果。

关键词：矿井;工作面;留巷;锚索;爆破预裂切顶

一、新技术沿空留巷工程具体实施

（一）预留巷顶板加强支护

1.采用单体液压支柱配合“两列恒阻锚索+π型钢+菱形网”支护顶板。第一列恒阻锚索距原巷道靠上帮两排锚索中间位置，排距1200mm，铅垂方向布置;第二列恒阻锚索距第一列恒阻锚索1600mm，排距1200mm，铅垂方向布置。恒阻大变形锚索直径取为22mm，长度取为11300mm，恒阻器长500mm，外径79mm，最大允许变形量350mm，恒阻值为30±2t，锚固力不小于200KN。由于恒阻锚索为铅垂方向布置，巷道顶板与水平夹角在18°左右。

2.为保证恒阻锚索受力均匀，保证锚索不受托盘倾斜而产生的剪切力破坏，根据顶板倾角情况，在锚索托盘与钢带中间增加楔形木垫板，保证锚索托盘与锚索之间不产生剪切力，保证锚索支护效果。

3.留巷工作面超前支护按照矿压观测影响范围和采煤超前支护有关规定执行，但不低于30m。

（二）双向聚能爆破预裂切顶

1.预裂切缝深度计算

预裂切缝深度（H 缝）临界设计公式如下：

H 缝=（H 煤-ΔH1-ΔH2）/（K-1）

式中ΔH1：顶板下沉量，m;ΔH2：底臌量，m;K：碎胀系数，1.3-1.5;

参照计算方式：根据顶板岩性，设计 K 为 1.3，根据煤层实际揭露情况，在不考虑底鼓及顶板下沉的情况下，取工作面采高最大值计算垂直切缝深度。孔深原则上不低于 15m。

2.切缝孔布置在巷道上帮与顶板夹角处，一条线布置，一般与铅垂方向夹角 10°，切缝孔间距为600mm。

3.使用风钻与锚索钻机施工，在施工前，先在施工范围内采用激光指向仪进行定向（或拉线布置），确保切缝孔夹角为 10°。切顶眼拉线施工，角度一致，形成切顶面。超前采煤工作面施工切缝孔的距离不低于150m。

4.双向聚能管外径为 42mm，内径为 36.5mm，管长 1500mm。结合矿井实际情况，聚能爆破采用二级煤矿许用水胶炸药，炸药规格为 φ27×350mm/卷，单个药卷质量 240g，爆破孔口采用炮泥封孔，切缝深度为15m，装药结构1-1-1-1-1（5 个雷管、5 卷炸药），封泥长度3.8m。一次装药、一次起爆，串联联线，一次拉炮断顶长度不应超过 5m，预裂爆破超前工作面不低于75m。留巷现场要配备切缝孔深度、角度测量工具。

（三）架后留巷被动支护

1.架后留巷内临时支护沿倾向采用“单体液压支柱+π型钢”一梁三柱联合支护形式加强控制顶板。采用单体液压支柱配合桁架梁对顶板进行加强支护，靠上帮（切顶缝侧）施工一排戗柱（同上帮封闭及挡矸支护设计），同时再施工两排单体液压支柱，分别距36#U型钢距离为500mm、1500mm，柱距2400mm。支设单体时配合使用φ300mm的铁鞋，并支设在硬底上。

（四）架后造帮侧支护

1.造帮侧采用“菱形网+阻燃涂覆布+钢筋网+U 型钢”的方式隔离采空区。沿采空区先敷设 1 层菱形网，再敷设2层阻燃涂覆布，阻燃涂覆布压茬搭接至少 200mm，再敷设一层钢筋网，最后支设可缩性 U 型钢支柱，U 型钢支柱支设间距 600mm。

2.造帮侧使用两节可伸缩 36#U 型钢上下搭接，单根长3.5m（根据上帮高度适当调整），使用4副搭接板连接，上下端距U型钢搭接点100mm，U型钢搭接长度不小于2m。U型钢支柱顶端位于切缝孔处，斜支采用单体液压支柱配合桁架梁，防止U型钢顶端外移，单体支柱沿走向布置，柱排距均为2.4m。U型钢底端应挖300mm柱窝，确保接实硬底，采用底角锚杆配合M异型钢梁（或底角锚杆直接施工在U型钢上）防止U型钢底端外移。U型钢棚按照迎山角5°支设。

（五）留巷喷涂密闭材料

沿空留巷巷道变形稳定区必须采取防止巷道与采空区之间漏风的措施。要随留巷随喷涂密闭封堵材料，滞后工作面不大于300m，防止有毒有害气体泄漏和新鲜空气进入采空区导致煤层自燃。留巷段每隔 300m 或根据实际情况调整距离建立一道密闭墙。

（六）加强沿空留巷矿压观测

1.顶板离层监测仪每隔50m安设一组，安装由留巷始点至停采位置，对巷道顶板稳定状况进行监测。随工作面推进，每隔15m布置一组“十”字测点，对巷道宽度、巷中高度相对变形量进行观测。

二、严格留巷质量验收流程

1.沿空留巷超前补强支护及爆破预切顶的施工质量，纳入综采工区统一管理与考核。跟班人员或验收员负责对当班施工的锚索质量进行验收，验收内容包括检测位置、排距、外露长度、涨紧力，将验收结果记录在册并签字确认，以及施工的切缝孔质量进行验收，验收内容包括检测位置、孔深、间距、角度，将验收结果记录在册并签字确认，不合格的必须当班整改。

2.验收员负责填写每班的沿空留巷原始施工记录，要求写清当班施工工作量及对当班支设的U型钢棚、π型钢及单体支柱等检查的问题，并做好交接班工作。

3.每月5日、15日、25日，由技术副区长对沿空留巷的施工质量进行检查验收，由专业组织对沿空留巷施工质量进行月度验收，现场验收中，要随机抽取不少于5组检测测点，重点检查留巷稳定区域的断面、单体初撑力、连网质量、锚索施工质量以及U型钢梁、铰接顶梁的支设情况，根据检查情况填写月度检查评分表，验收得分90分以上为优良品，验收得分80—89分为合格品，验收得分80分以下为不合格品，考核责任单位，并联责单位负责人，并分析原因并制定整改措施。

结束语

长城六号矿业有限公司在采煤工作面下巷采用以“恒阻锚索支护+双向聚能爆破预裂切顶卸压技术”的沿空留巷。沿空留巷可以最大限度回收资源，避免煤体损失;同时避免了煤柱留设，而形成压力集中区，留巷待压力稳定后进行快速修复就可以正常安装工作面进行生产，空留巷比新掘进巷道的经济效益也十分可观，推广价值很高，也保证了矿井的正常生产接续。

作者简介：王风强（1984-）男，汉族，山东新泰人，2009年毕业于太原理工大学，现任新矿集团内蒙能源长城六矿安全副总工程师。