锚索和预裂爆破工艺在富银煤矿沿空留巷工程中的应用初探

锚索和预裂爆破工艺在富银 煤矿沿空留 巷工程中的应用初探

杨 洪

四川长宏煤业有限公司 四川省 泸州市 泸县 646105

摘要：我国工业技术飞速发展，对各类资源尤其是矿产资源的需求巨大，这就要求我国的采矿工艺技术和设备应该相对提高，以提升矿产资源的开发利用率。沿空留巷就是以何满潮提出的110工法采煤理论为基础，基于以切顶短臂梁理论为指导，采用锚索对巷道顶板加强支护，通过切顶卸压自动形成一条回采巷道，把采煤与掘进统一起来，取消了区段煤柱，实现了无煤柱的高效开采，这不仅节约了掘进工程量和工程时间，同时还减少了资源的浪费，提高了资源的开发利用率，顺应国家倡导的绿色发展、持续发展的历史潮流。富银煤矿正是基于上述原因，加之采掘布署紧张，于是大胆改革原有的开拓布署设计，在矿内首次探索使用锚索加预裂爆破等复合支护新工艺进行沿空留巷 ，并取得了初步成果。

关键词：锚索锚网联合支护；预裂爆破；辅助切顶卸压；沿空护巷复合新工艺；

前言

沿空留巷是指在上区段工作面采过后,通过加强支护或采用巷旁支护等有效方法将处于采空区的平巷保留下来,供下区段开采时作回风巷或运输巷使用。其目的是让一条巷道可以得到两次利用。沿空留巷的主要优点就是下一区段回采时只需开掘一条区段平巷，从生产实践中实现110工法采煤，降低巷道万吨掘进率,解决富银煤矿掘进紧张的现状。 因此,应用可靠的沿空留巷支护技术对我矿具有重要意义。

1 沿空留巷围岩变形及矿压显现特点

1．1

通过查阅资料和平时工作中对富银煤矿矿压观测及经验总结，我矿在回采工作面采前50米左右，巷道顶板就受采煤工作面开采后，应力变化影响，会发生离层变化，特别是在距采场10余米范围内尤为明显，所以在采前20米范围内要求加强支护。在采煤工作面采空区侧，由于工作面顶板跨落，导至留巷的顶板下沉也特别明显，主要发生在工作面后方0-50米范围内，在工作面后方10-30米处最大，在工作面后方100米处以远顶板下沉趋于稳定。

1．2直接顶板冒落后能填满菜空区，使基本顶能处于平衡的顶板岩层，在采动其间沿空留巷的顶板下沉量与煤层采高成正比，一般为采高的20-30%。煤层采高越小，沿空留巷越容易。

1．3沿空留巷的顶板下沉量与巷道宽度及悬顶距成正比，靠近采空区侧的顶板下沉量比靠煤壁处大一倍。

2矿井及工作面概况

2.1富银煤矿属于四川省泸县永荣煤田龙潭寺勘探区，位于泸县县城57°方向，直距13.5km，行政区划属泸县石桥镇所辖。开采煤层为须家河组第一段（T₃xj¹）为区内主要含煤层段，矿区开采的臭炭煤层，平均厚度为1.32m。

2.2沿空留巷的2315采煤工作面，采面长度为150米，采高1.4米，煤层倾角为17度，上巷为回风巷，随采随跨，下巷为运输平巷，巷宽2.8米，巷高2.4米，掘进时，已采用锚杆及锚网进行联合支护，采煤后采用沿空留巷的方式，进行支护和维护，用作下一个采煤工作面（2317）的回风巷。

2.3 2315采煤工作面直接顶为2~5米厚的炭质泥岩，老板为5~15米的粉砂岩，强度较高。

3 富银煤矿2315沿空留巷支护设计

3.1施工方式

通过总结以往沿空留巷时，由于采用架支架的方式进行被动支护，导致顶板破碎，回支架时工作困难，安全风险大。所以本次决定采用联合支护新工艺，进行主动支护，具体施工方式为：采用施工超前锚索+切顶卸压孔并进行预裂爆破+砌码砂袋+贴上帮掺设工字钢立柱护帮+贴上帮掺设单体液压支柱辅助切顶成巷。

3.2施工顺序、要求及相关技术参数

在2315运输巷巷道采用施工超前锚索+切顶卸压孔+码砌砂袋+贴帮架设工字钢立柱+贴上帮掺设单体液压支柱辅助切顶成巷。其施工顺序及要求如下：

（1）、2315运输巷顶部施工超前锚索加强支护。采用抗拉强度为1860、直径为15.24的钢铰线，锚索走向每1.5米施工一组（两根），倾斜方向分别布置在距巷道中线0.8米的位置，深度为7米。

（2）、2315运输巷上帮200mm位置巷道顶板预先画出切顶线和切顶卸压孔眼距，施工切顶卸压孔时与巷道顶板铅垂方向成10°夹角往采空区侧倾斜布置，深度5000mm，保证终孔位置铅垂方向与巷道上帮距离850mm，要求切顶卸压孔超前工作面下缺口煤壁不小于20m。

（3）、在巷道上帮架设带帽工字钢立柱和铺设排材，采用砂袋对工字钢立柱后帮进行码砌充填，掺设工字钢立柱柱距为1m，其掺设滞后工作面末排支柱不大于1m；在每两根工字钢立柱之间，贴帮掺设一根单体液压支柱，与锚索一起，形成主动支护，辅助切顶。

(4)、采用编织袋将巷道内浮矸装填形成砂袋对采空区进行码砌充填，砂袋码砌充填沿工作面煤层倾向从巷道上帮采面硬底板处往采空区侧距离不小于1000mm，砂袋码砌充填与工作面密集排支柱平齐，最大滞后不大于800mm。码砌砂袋必须密实，防止巷道向采空区侧漏风。

（5）、砂袋码好后，对切顶卸压孔进行预裂爆破。

（6）、待沿空留巷距离大于100米后，顶板应力变化情况趋于稳定，此时对用于辅助切顶的单体液压支柱进行回撤，循环使用。

4存在问题及解决方法

4.1根据2019年11月以来，对2315采煤工作面沿空留巷的顶板及围岩进行观测的情况为：采空区跨落充分，靠上帮顶板下沉量为100-300mm，个别锚索出现锁具下滑，下帮局部出现片帮，底鼓200-400mm。

4.2采取的措施及效果：

⑴加大锚索的锁紧值，采用上帮锚索使用双锁具的方式，杜绝了锚索锁具下滑的现象，靠上帮的顶板下沉量也明显减小。

⑵在下帮掺设部分点柱，使用背材，并将片帮及底鼓的流砂清收砌码，保证了巷道高度及通风断面。

结论

富银煤矿2315采煤工作面开采10个月以来，沿空留巷已达300余米，实际留巷效果：顶板整体性好，下沉量50-150mm，上帮稳定，底鼓300-400mm，下次复用时，只需经过简单恢复，巷道完全能够满足作为2317采面上巷回风、行人及运料的需要。

本沿空留巷施工工艺简单,易操作,成本较低.锚索支护能够满足留巷支护强度需要,切顶卸压孔通过预裂爆破，再配以单体液压支柱辅助切顶，效果明显，留巷的顶板压力可控，在沿空留巷上取得成功。由于不再采用传统的工字钢架设支架进行被动支护，顶板下沉量小，后续维修工作量减少，无需回撤支架，消除了回撤支架的安全风险。 减少了掘进工程量，增加了煤炭回收率，大大提高了煤矿效益。

参考文献

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