店坪煤矿9-2052 巷切顶卸压沿空留巷支护技术应用

赵永平

（山西焦煤霍州煤电店坪煤矿，山西 吕梁 033199）

切顶卸压沿空留巷主要是通过切断采空区上覆坚硬顶板，从而阻断顶板内支承应力传递，同时巷道采用超前补强支护，实现留巷的稳定控制[1-5]。为提高煤炭回收率、降低开拓成本，店坪煤矿9-2052巷计划采用切顶卸压沿空留巷支护技术。

1 工程背景

9-2052 巷主要担负着9-205 回采工作面的运输、回风、行人等任务，同时留巷为9-203 工作面服务。9-2052 巷位于830 m 水平南翼，东与830 m 水平南翼轨道巷相通，西至井田边界，南为实体煤，北与9-2072 巷相邻。9-2052 巷揭露煤层厚度为2.6～3.2 m，均厚2.9 m，煤层、煤体结构较稳定，含有两到三层夹矸，夹矸多为砂质泥岩，厚度为0.2～0.45 m，煤层倾角1°～5°，属于近水平煤层。煤层顶板为砂岩，底板为砂质泥岩，顶底板岩层赋存特征见表1。根据9-2052 巷生产地质条件，为提高煤炭回收率、降低开拓成本，计划采用切顶卸压沿空留巷支护技术将9-2052 巷保留下来服务于9-203 工作面。9-2052巷掘进断面为矩形，掘进宽度5.0 m，掘进高度3.1 m。

表1 顶底板岩层赋存特征

2 切顶卸压沿空留巷支护技术

2.1 预应力锚索超前补强支护

（1）顶板补强支护。顶板采用规格Φ21.8 mm×14 200 mm 的预应力锚索进行超前补强支护，预紧力不小于270 kN。补强锚索共布置3 列，第1列沿距工作面帮部300 mm 布置，排距1000 mm，且每5 根锚索采用4 mm 厚的W 型钢带连接；第2列距第1 列700 mm 布置，排距1000 mm；第3 列距第2 列1500 mm 布置，排距2000 mm；第2 列和第3 列锚索均为单体锚索。

（2）帮部补强支护。实煤体帮采用规格Φ18.9 mm×4200mm 和Φ18.9 mm×6200 mm 的 预 应 力锚索进行超前补强支护，预紧力不小于220 kN，每排布置2 根，间排距1000 mm×2000 mm，呈仰角45°施工。锚索采用4 mm 厚的W 型钢带连接。9-2052 巷超前补强支护断面图如图2，顶板补强支护平面图如图3。

图2 9-2052 巷超前补强支护断面图（mm）

图3 9-2052 巷超前顶板补强支护平面图（mm）

2.2 预裂爆破切顶卸压成巷

9-2052 巷预裂爆破切顶卸压参数如下：

（1）预裂爆破切顶钻孔布置

① 切顶钻孔位置及间距、直径。为保证9-2052巷留巷断面尺寸满足使用要求，切顶钻孔设计在巷道顶板肩角处施工。根据矿井开采经验，确定切顶钻孔间距为500 mm，切顶钻孔直径为50 mm。

② 切顶钻孔角度。为使9-2052 巷采空区侧顶板充分垮落，同时考虑钻机施工参数，确定切顶钻孔向采空区呈仰角71°施工。

③ 切顶钻孔深度。根据9-2052 巷揭露煤层的顶板岩性，揭露煤层平均厚度为2.9 m，顶板岩层岩石碎胀系数取1.4，忽略底鼓和顶板下沉的影响，计算得到切顶钻孔深度应不低于7.3 m。考虑切顶钻孔角度及一定的富余量，确定切顶钻孔深度为9 m。

9-2052 巷预裂爆破切顶钻孔布置如图4。

图4 9-2052 巷预裂爆破切顶钻孔布置图（mm）

（2）爆破参数

在切顶钻孔内安装聚能管、炸药和雷管，采用“6 装+1 空”的装药方式，即每7 个切顶钻孔内6个钻孔安装聚能管、炸药和雷管，1 个钻孔为空置。每个钻孔内安装4 根1.5 m 的D 型聚能管和1 根1.0 mm 的D 型聚能管，单孔装药5.0 kg。封孔长度设计2.0 m，采用的D 型聚能管外径42 mm，内径36.5 mm。

2.3 采空侧挡矸支护及巷内临时支护

9-2052 巷进行预裂爆破切顶后，在采动应力作用下，采空区顶板岩层冒落成矸石并充满采空区。为防止冒落的矸石进入留巷内，同时避免向采空区漏风，采用U 型钢+金属网+风筒布进行挡矸支护，即金属网铺设在最里侧，U 型钢架设在最外侧，两者之间采用风筒布防止采空区漏风。U 型钢间距设计为500 mm。

受工作面采动影响，留巷围岩矿压显现现象较明显，因此，在滞后工作面200 m 范围内设计采用门式支架进行临时加强支护。支架型号ZLQ4200/20/39，支架初撑力为24～45 MPa，支架支设间距1.2 m，围岩破碎区域，支架支设间距缩短为0.8 m。

3 切顶卸压沿空留巷效果分析

将开发的切顶卸压沿空留巷支护技术在9-2052巷进行工程应用，同时，监测了留巷前后围岩变形情况，其顶底板移近量和两帮移近量分别见图5 和图6。

图5 9-2052 巷留巷前后顶底板移近量

图6 9-2052 巷留巷前后两帮移近量

如图所示，超前工作面距离大于60 m 时，9-2052巷围岩受采动影响较小，变形较小。随着超前工作面距离的减小，巷道逐渐开始出现变形。超前采动影响范围内，9-2052 巷顶底板移近量累计85 mm，两帮移近量累计60 mm。采用切顶卸压留巷后，在工作面采动影响下，留巷围岩出现明显的变形现象。在滞后工作面140 m 范围内，巷道受采动影响明显；当滞后工作面距离大于140 m 后，巷道围岩变形趋于稳定。在工作面采动影响期间，9-2052 巷顶底板移近量累计285 mm，两帮移近量累计305 mm，虽然9-2052 巷留巷围岩出现了一定的变形，但变形整体均在可控范围内，表明了切顶卸压沿空留巷支护技术的合理性。

4 结论

9-2052 巷留巷前采用预应力锚索进行超前补强支护，留巷采用预裂爆破切顶卸压成巷技术，留巷后，采空侧采用U 型钢+金属网+风筒布进行挡矸，巷内采用门式支架进行临时支护。工程应用后，在工作面采动影响期间，9-2052 巷顶底板移近量累计285 mm，两帮移近量累计305 mm，均在可控范围内，表明了切顶卸压沿空留巷支护技术的合理性。