18060 综放工作面切顶卸压沿空留巷的维护技术应用

王 鹏

（河南能源化工集团焦作煤业集团赵固（新乡）能源有限责任公司，河南 新乡 453634）

赵固一矿煤层赋存具有埋藏深度大、基岩薄、煤体节理发育等特点。由于松散层的强度远不及一般岩层，不会产生层状效应，工作面易出现顶板“全厚切落式”来压现象，矿压显现较强烈。以往分别采用过分层开采和大采高综采，分层开采产量低、效率低、掘进量大，采掘接替十分紧张；大采高工作面仅应用了一个工作面，设备适应性差，工作面片帮严重，管理困难，效果不理想。综放开采切顶卸压沿空留巷技术能够很好地解决上述问题，不但能够大幅缩减巷道掘进量，缓解采掘接替紧张问题，还能减少保护煤柱留设，提高资源回收率。

1 工程概况

18060 工作面平均埋深585.85 m，由18060 上顺槽、18060 下顺槽、18060 切眼等共同形成回采系统。工作面开采二1 煤层，煤层厚度1.6～6.9 m，平均4.58 m，自切眼向停采线方向逐渐变厚，平均倾角3°，煤层结构简单（局部含有夹矸）。工作面煤层伪顶为厚度0.3～0.8 m 的泥岩，直接顶为厚度均值13.5 m 的砂质泥岩，基本顶为厚度均值7.2 m 的中粒砂岩，直接底为厚度均值25.6 m 的粉砂岩、砂质泥岩，基本底为厚度均值2.0 m 的L9 石灰岩。18060 两顺槽均沿二1 煤层顶板掘进，矩形断面。其中上顺槽净宽5 m，净高3.8 m，掘进宽度5.2 m，掘进高度3.9 m。在18060 工作面回采过程中，在上顺槽采用切顶卸压沿空留巷技术将该顺槽保留下来，作为18050 工作面的下顺槽，继续服务18050工作面回采。工作面布置情况如图1。

图1 18060 工作面布置示意图

2 切顶卸压沿空留巷支护设计

2.1 顶板支护设计

顶板采用锚网+锚杆+锚索联合支护。锚杆采用Ф20 mm、长度2400 mm 高强锚杆，间排距800 mm×900 mm，每排5 根，垂直顶板打设；搭配拱型高强度托板，高度36 mm，尺寸150 mm×150 mm×10 mm；采用长450 mm、宽280 mm、厚度大于5 mm、勒高大于25 mm 的W 钢护板护表；锚杆锚固力大于100 kN，预紧扭矩大于300 N·m。锚索采用规格Ф17.8 mm×2600 mm 钢绞线，间排距4800 mm×900 mm，每排2 根，沿两肩窝外扎10°打设，预紧力大于150 kN。

顶板采用槽钢梁锚索加点锚索进行补强支护。锚索采用Ф21.6 mm 钢绞线制作，长度8300 mm，间排距1400 mm×1800 mm，预紧力不小于300 kN。每隔一排锚杆，槽钢梁锚索与点锚索呈4-3-4-3 交替布置，槽钢梁锚索一排4 根，点锚索一排3 根，锚索均垂直顶板打设。槽钢梁采用14#槽钢加工，长4500 mm，配合钢垫板使用，钢垫板规格200 mm×200 mm×16 mm，布置于槽钢与顶板之间；点锚索垫板采用300 mm×300 mm×14 mm 高强度托板及KM22 锁具。

每排锚杆、锚索使用钢筋梯联锁，钢筋梯采用Ф14 mm 圆钢制作，长度为4870 mm。顶板网采用Ф6.0 mm 钢筋冷拔焊接网，网片规格2100 mm×1190 mm，网孔70 mm×70 mm，网片搭接宽度不少于3 格。

2.2 帮部支护形式

帮部采用锚网+锚索支护。锚索采用Ф17.8 mm 钢绞线，长度2600 mm，间排距900 mm×900 mm，每排5 根，肩窝锚索上仰10°，底脚锚索下扎10°，中间锚索垂直巷道帮部打设，预紧力不小于150 kN。锚索托盘采用钢板加工，规格200 mm×200 mm×16 mm。钢筋梯采用Ф14 mm 圆钢制作，规格14 mm×3670 mm×70 mm。采用Ф6.0 mm 焊接网护表，网片规格2100 mm×1190 mm，网孔70 mm×70 mm，网片搭接宽度不少于3 格。

2.3 围岩补强支护设计

18060 切眼至停采线外15 m 为围岩补强支护范围。补强支护滞后超前预裂切缝10 m 开始施工，滞后距离不超过30 m。若顶板破碎或爆破引起顶板浅部破碎冒落，则改为提前施工顶板补强锚索，并且在爆破前需在炮孔附近施工单体柱棚临时支护爆破区域，如图2 和图3。

图2 围岩补强支护平面图（mm）

图3 围岩补强支护断面图（mm）

在工作面超前支护段，顶板施工4 排平行于巷道中线的槽钢梁锚索，其中北偏巷道中心线1100 mm 打设一排，南偏巷道中心线200 mm 打设一排，南偏巷道中心线1100 mm 打设一排，南偏巷道中心线1900 mm 打设一排，孔距1000 mm。锚索规格Ф21.6 mm×10 300 mm 钢绞线，间排距800/900/1300 mm×900 mm，搭配槽钢梁支护顶板，预紧力不低于300 kN。由于掘进期间实体煤帮已采用Ф17.8 mm×2600 mm 的锚索对帮部进行支护，因此帮部不再进行补强支护。

2.4 挡矸柱防护设计

采用“金属菱形网+钢筋焊网+钢丝绳+可伸缩U 型钢+连接板”组成巷旁挡矸防护。如图4 和图5。

图4 巷旁挡矸防护断面图（mm）

图5 巷旁挡矸防护平面图（mm）

2.4.1 金属菱形网+钢筋焊网+钢丝绳

金属菱形网沿爆破切顶钻孔连线布置，顶部外露与巷道顶板网搭接，底部接底，并采用钢丝绳+锁具固定在U 钢梁上。

金属菱形网外铺设一层钢筋焊网，两层金属网之间铺设一层风筒布，防止新鲜风流进入采空区，防止采空区漏风。使用铁丝将风筒布固定金属网上，将金属网固定在挡矸柱上，铅丝头指向采空区侧。

2.4.2 可伸缩U 型钢+连接板

可伸缩U 型钢距巷道中线2200 mm，沿顶板爆破切顶钻孔连线布置，间距600 mm，与顶板呈3°～5°打设（柱根扎向采空区）。可伸缩U 型钢由两段U 型钢及3 副U 型钢卡缆组成。U 型钢型号为36U，上部U 型钢长度2000 mm，靠采空区布置，插入顶板深度（顶板柱窝深度）不低于200 mm，确保接顶；下部U 型钢长度2500 mm，靠巷道布置，插入底板深度（底板柱窝深度）不低于300 mm，确保接底；U 型钢通过3 副U 卡缆搭接，搭接长度不低于500 mm，卡缆均匀分布，扭矩200 N·m。

在可伸缩U 型钢之间采用连接板将相邻的可伸缩U 型钢连接起来，使可伸缩U 型钢组成一个整体，连接板采用槽钢制作。

2.5 滞后临时支护设计

工作面后方300 m 范围为滞后临时支护区，紧邻工作面采空区，受工作面来压及采空区围岩运动影响，留巷内会出现周期性围岩应力增高、巷道变形等情况。滞后临时支护主要采用单体柱棚支护，根据矿压观测结果，临时支护逐步回撤。如图6。

图6 滞后临时支护断面图（mm）

单体柱棚垂直巷道中线，π 型钢梁长度4.0 m，一梁三柱，偏巷道中线1800 mm、沿巷道中线、北偏巷道中线1800 mm 各打设一根，棚距1000 mm，单体柱初撑力≥11.5 MPa，下垫铁鞋、地梁。

3 切顶卸压沿空留巷技术运用实效

18060 上顺槽留巷前净宽5 m，净高3.8 m，受超前支承压力影响，进入留巷时巷道净宽4.6 m，净高3.3 m，采取“切、补、护、支”工艺维护巷道，临时支护回撤后留巷平均净宽4.1 m，净高2.7 m（主要为底鼓），两帮移近率11.6%，顶底板移近率18.3%。经简单返修后，巷道净宽4.1 mm，净高3.1 m，满足接替工作面巷道使用要求。18050 接替工作面已投入使用后，继续采用切顶留巷方式，回采期间，原留巷巷道无明显变形，效果较好。

4 结语

切顶卸压沿空留巷技术在18060 工作面的运用，实现了厚松散层下综放安全开采。与分层开采相比，开采同样厚度的煤层，可以少布置一个工作面，减少一次搬家倒面；降低巷道掘进率35%，消除了以往采掘接替存在2～4 个月接替空白期，有效地缓解采掘接替紧张的局面；取消保护煤柱，提高采区采出率3%，最大限度地开发和利用了有限的资源；实现了盘区单翼顺序接替，避免了孤岛工作面的产生，有利于工作面的合理布置。