麥垛山煤礦130602工作面采空區(qū)切頂卸壓可靠性分析

王清虎

摘 要：在對深部礦井進行開采時，非常直接也很容易導(dǎo)致礦壓顯現(xiàn)強烈、應(yīng)力過于集中、巷道支護難度高、維護消耗大等問題的出現(xiàn)。切頂卸壓技術(shù)采用爆破超前預(yù)裂頂板，在采場周期來壓時沿空切頂，形成對上覆基本頂巖梁的支撐結(jié)構(gòu)，控制基本頂?shù)幕剞D(zhuǎn)和下沉變形，實現(xiàn)卸壓，切落的頂板失去受力梁的作用。切頂卸壓技術(shù)具有消除臨近工作面煤體上方應(yīng)力集中，減小采掘比，提高生產(chǎn)效率，操作簡單，造價較低。本文將進行探討及可靠性分析。本文將以麥垛山煤礦130602工作面采空區(qū)切頂卸壓技術(shù)應(yīng)用為例進行分析。

關(guān)鍵詞：麥垛山；采空區(qū)；切頂卸壓；頂板管理；礦壓

1 技術(shù)原理及目的

通過上下巷頂板爆破，預(yù)裂頂板；在采場周期來壓時沿空切頂，形成對煤柱采空側(cè)上覆基本頂巖梁的剪切破壞，減少基本頂?shù)膽翼斆娣e，從而減少采空區(qū)頂板對煤柱的壓力，減少采動影響對相鄰巷道的應(yīng)力集中和破壞，實現(xiàn)巷道卸壓和保護的目的，減少巷道維修成本。

2 方案實施

2.1 130602工作面簡介

130602工作面傾向長度250m，走向長度4748m，煤厚1.9～4.3m，采用走向后退式回采工藝，綜采一次采全高采煤法，直接頂為粉砂巖，厚4.36m；老頂為砂巖，厚18.54m，直接頂普式系數(shù)3～3.5，頂板較軟。日推進7m，在推進230m時，圍巖應(yīng)力大，130602工作面1號風(fēng)巷及輔運巷出現(xiàn)不同程度變形。

2.2 切頂泄壓方案

1）在工作面上下巷超前內(nèi)沿煤柱肩窩位置向上打眼，孔深8.5m，孔徑φ42mm，鉆孔向采空區(qū)傾斜75°，向煤柱傾斜90°，使用液壓錨桿鉆機或風(fēng)鉆鉆眼，炮眼間距2.0m。

2）使用乳化炸藥，每孔裝藥量6節(jié)，封泥長度4.0m。裝藥時用厚壁塑料管前插接木棍。

3）提前在1號風(fēng)巷每隔30m打設(shè)1組定向錨索束，每3根錨索1組，錨索間距600mm，靠近巷幫的錨索距離巷幫1000mm，錨索規(guī)格φ17.8×8300mm，每根錨索采用4個Z2370型藥卷。

4）靠頂板右?guī)吞幉贾?，距離上幫1000mm，孔距3500mm，孔深6500mm，鉆孔直徑42mm，仰角75°，鉆孔深入老頂深度1370mm。鉆孔超前工作面50m施工，提前裝藥、將炮線短路連接，待工作面回采推過炮眼時，對頂板進行爆破。

3 采用的新型技術(shù)

切頂卸壓關(guān)鍵步驟是雙向張拉聚能爆破預(yù)裂切頂技術(shù)和恒阻大變形錨索控制頂板技術(shù)。1）雙向張拉聚能爆破預(yù)裂切頂技術(shù)。點線結(jié)合雙向聚能爆破技術(shù)，實現(xiàn)巖石沿一個方向張拉發(fā)生斷裂，消除在在垂直方向則可以很好保護巖體強度和完整性，達到堅硬頂板預(yù)裂的技術(shù)要求。2）恒阻大變形錨索控制頂板技術(shù)。在切頂卸壓過程中，巷道要經(jīng)歷初期掘進變形、超前動壓變形、采場直接頂、基本頂來壓變形、采后頂板壓實矸石緩慢變形等多個變形階段，由于巷道的大變形特征，以及巷道在頂板來壓期間，下幫側(cè)煤層具有煤與瓦斯突出等動力大變形特性，該技術(shù)采用專用恒阻錨索，錨索承載力15～20kN，延伸量可達到300～600mm。

4 施工存在的問題

1）爆破切頂及施工不好控制，導(dǎo)致頂板下沉量過大，支護較為困難。2）受圍巖條件所限，目前巷道底臌量較大，按目前經(jīng)驗，巷道底臌量大約在1～1.5m作用，造成起底頻繁，起底量大。同時采用該技術(shù)后，起底時易使巷旁支柱失穩(wěn)，有可能發(fā)生采空區(qū)矸石穿入已留巷道，造成冒頂事故。3）自然發(fā)火期短，煤炭不完全回收干凈，遺煤在采空區(qū)堆積易造成浮煤自燃。4）因空間較小，機巷受皮帶及其它設(shè)備影響，不利于該技術(shù)施工。

5 取得的效果

1）130602工作面采空區(qū)采用切頂卸壓技術(shù)后，采空區(qū)頂板較之前跨落明顯，跨落效果較好。2）與采空區(qū)相鄰的130602工作面1號回風(fēng)巷、輔助運輸巷頂板變化較小，局部變形嚴重，破碎，有下沉。3）上風(fēng)巷切頂卸壓后，頂板下沉嚴重，存在端頭支架壓死現(xiàn)象。

6 結(jié)論

切頂卸壓技術(shù)是采礦技術(shù)發(fā)展方面的技術(shù)革新，使人們對傳統(tǒng)開采技術(shù)有了一個全新認識，對提高煤炭回收率和減少開采成本具有重大意義，根據(jù)麥垛山煤礦的實際條件，雖此項技術(shù)存在一定的適用局限性和技術(shù)方面的缺陷，優(yōu)缺點共存，是否在本礦工作面進行推廣，還待進一步專項研究。

參考文獻：

[1] 王巨光，王剛.切頂卸壓沿空留巷技術(shù)探討.

[2] 張慎勇.機巷錨桿支護的優(yōu)化設(shè)計[J].江西煤炭科技，2008（2）：8-9.

[3] 戴俊，郭相參.煤礦巷道錨桿支護參數(shù)的優(yōu)化[A].西安科技大學(xué)，2011，7：30-31.

[4] 張榮立，何國緯，李鐸.采礦工程設(shè)計手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

[5] 和滿朝，湯曉東，俞學(xué)平.煤礦切頂卸壓沿空成巷無煤柱開采關(guān)鍵技術(shù)研究.