东保卫煤矿大倾角“110工法”切顶留上巷技术的研究与应用

东保卫煤矿大倾角“ 110工法”切顶留上巷技术的研究与应用

宁忠伟 孙锡联

( 龙煤双鸭山 矿业有限责任 公司 东保卫煤矿 黑龙江双鸭山 155133)

摘 要 随着矿井难度的增加，针对东保卫煤矿一采区里部布置为上行开采以及采面的地质条件，考虑到工作面治理瓦斯与冲击地压的需求，东保卫煤矿以‘110工法’切顶自成巷工艺为基础，在一采区里部36层-700右面开展研究了“大倾角‘110工法’切顶留巷(留上巷)技术的研究及其应用，实现了Y型通风以及无煤柱开采，有效地解决了治理高瓦斯与冲击地压耦合灾害的难题。

关键词 上行开采 大倾角 110工法 Y型通风 高瓦斯 冲击地压

1. 工作面基本概况

东保卫矿综采工作面一采区里部36层-700右面为一采区里部首采面，该区域采用上行开采的方式进行布置，该回采煤层采高为1.71～1.9m，倾角为23～30°，工作面长度174m，顶板为:基本顶4.5m粗砂岩，底板为：直接底0.8m中砂岩、0.06m煤线、老底2.8m粗砂岩。36层煤整体呈单斜构造，根据地质资料，该回采区域范围内断层较发育。

2. 110工法切顶留巷设计方案

通过对采面地质条件及开采条件进行分析，以何满朝院士提出该工艺的核心“拉得住、切得开、下得来、护得住”这十二个字为根本，确定该工艺的各项技术参数；高度重视对切缝钻机、恒阻锚索、聚能管、巷旁墩柱等设备的选择，根据现场的倾角大的实际情况，合理设计好U型钢立柱和码设墙体的方式，具体设计方案如下：

1. 该工作面采取“110工法”切顶自成巷的方式对-600回风巷进行留巷，留巷长度为820米（b4号点至r13点前13m、r6点前44m至r3点前6m），留巷前期对巷道进行补强支护，利用锚索机配合φ28mm钎头打设3排锚索支护顶板，锚索直径21.8mm。

2. 第一排锚索在巷道下帮向上0.9m位置，按走向间距为1.0m铅垂顶板打设，沿走向挂设三眼2.6m钢带，钢带要首尾眼相连，然后用大托盘和锁具锚固。

3. 第二排锚索在巷道顶板距第一排锚索向上1.0m位置，按走向间距为1.0m垂直顶板打设，第三排锚索在巷道顶板距第二排锚索向上1.5m位置，按走向间距为1.0m垂直顶板打设。第一排和第二排位置按穿插打设，第二排和第三排对齐打设，第一排锚索长度为8.3m，第二排、第三排锚索长度为7.3米。

4. 恒阻锚索在巷道顶板中间，按走向间距为2.0m铅垂顶板打设，并利用φ85mm扩孔钻头扩孔0.5m，然后安装恒阻器。（见附图）

5. 切缝孔利用锚杆钻机，打设在巷道下帮向上0.3m位置，沿煤层走向，按0.5m间距，向下帮方向与铅锤成15°打设，孔径50mm，孔深7.5m。打设切缝孔时，必须挂线（画线），必须打设成直线。

6、切缝孔装药采用煤矿许用三级乳化炸药（29mm）配合φ38聚能管，每孔装三个聚能管，孔从里向外装药个数分别为3、2、1个药。封孔方式：利用炮泥水泡泥封泥2.0m，封泥时必须保证炮泥压实紧。

7、留巷方式：在下帮向上0.3m位置垂直打设 U型钢立柱，间距0.5m，立柱底部柱窝不小于200mm，U型钢立柱之间连接用两道U型卡子，两道U型卡子之间距离不小于200mm，紧贴每根钢梁立柱打设一棵单体。然后在巷道底板距下帮1.0m的位置打设一排墩柱，按柱距3.0m间距打设一排单体；距离墩柱向上1.0m位置按间距1.0m打设一排单体，再在向上2.0m位置按间距1.0m再打设一排单体；单体打设迎山有力，所有单体上齐连锁绳。所有打设的单体及墩柱的支护尺寸棵根据PU系统的监测数据分析结果，进行相应的更改。

8、根据本面的KJ427系统监测总结分析，采后0～70m为增压区范围，其中10～45m为采空侧覆岩剧烈活动阶段。150m后为稳压区范围，覆岩垮落下沉活动、留巷围岩变形和支护体受力逐渐趋于稳定。留巷围岩结构逐渐进入稳定状态。

因此，留巷巷道的补强墩柱及单体的滞后距离要保证不小于150m，当留巷滞后墩柱及单体距离大于150m时，将留巷滞后墩柱及单体向前翻打。

留巷完成的巷道，顶板破碎时要采用单体挑倾向大半的方式支护顶板，保证顶板的支护强度。U型钢立柱里侧挂网采用直径为6mm钢筋网，网与网链接必须隔孔用铁丝链接，压茬长度0.2米。

9、为了防止漏风，金属网里码设两行粉煤灰袋形成挡风墙，墙体0.8米宽，接顶、接底严实。墙体里侧用木板通过铁线与外测U型钢进行连接，防止墙体倾倒。码设的粉煤灰墙、打设的钢梁立柱以及单体支护必须紧跟工作面推进，不得滞后工作面支架顶梁末端，保证工作面上出口行人宽度不小于1.0m。

3. 技术分析与现场效果

1、技术分析

东保卫煤矿“大倾角“110工法”切顶留巷(留上巷)技术及应用”课题的研究，主要是从两个技术环节：“切”、“支”入手，不断完善切顶工艺的措施，达到完全切顶效果；不断完善顶板支护的工艺效果，根据不同顶板情况不断完善恒阻锚索和普通锚索支护顶板的相关参数。主要技术难题是由于工作面倾角大，上巷下帮留巷墙体里侧的顶板切顶冒落后会造成靠近墙体里侧的矸石沿工作面下移，导致墙体里侧较空，容易导致墙体倾倒，因此采用墙体里侧用木板通过铁线固定在墙体外侧的U型钢立柱上，以保证墙体不会倾倒，解决了因墙体倾倒导致空区侧漏风的难题，从而达到理想的最佳留上巷的效果。

“大倾角“110工法”切顶留巷(留上巷)的预裂切缝孔在留巷切顶的同时起到了防冲断顶的作用，从根源上对冲击地压进行了治理；本面回采期间，周期来压、过见方区以及过断层等特殊时期，通过KJ551监测分析，每日定位事件不超过20次，最大能量值为8.3×10³J，均未出现超过能量预警值10⁴J事件

“大倾角“110工法”切顶留巷(留上巷)技术的应用实现了Y型通风，优化了通风网路，避免了瓦斯在工作面留巷巷道内积聚，同时减少了3个仰角钻场以及60个抽放钻孔的施工；回采期间，通过对瓦斯浓度监测记录统计，回风瓦斯浓度均未超过0.5％。

本工作面在采用“大倾角‘110工法’切顶自成巷”工艺留上巷后，在防治冲击地压管理以及瓦斯治理方面均取得了显著的效果。

2、现场效果

一采区里部36层-700右面采用“110工法”切顶留巷后，成巷效果较好，墙体码设严实、严密，有起到了阻挡空区侧漏风的作用；巷道顶板最大移近量为180mm、上帮无明显片帮；受采动影响以及巷道底板岩性分布的影响，导致巷道局部底鼓明显，最大底鼓量为0.8m，但进行人工拉底后巷道底板效果较好。整体来看，大倾角综采工作面留上巷工艺较为成功，能够较好地满足下个回采面作为运输巷的使用要求。

一采区里部36层-700右面“110”工法留上巷成果图

4. 结论

通过开展研究及应用大倾角“110工法”切顶留上巷技术，有效解决了大倾角工作面上巷留巷的难题，充分的实现了“拉得住、切得开、下得来、护得住”的效果；解决了下巷留巷货多、积水需要进行二次复修的难题；实现了Y型通风以及无煤柱上行开采，有效地解决了治理高瓦斯与冲击地压耦合灾害的难题，从时间和空间上缓解了灾害治理给采面接续带来的制约。该项技术 具有极强的适应范围和推广性，也给由于受多种灾害影响的矿井提供了一个有效的合理解决生产接续紧张和治灾难度大所带来的困扰的先进技术手段，

作者简介：宁忠伟（1975.6-），男，工程师，2013年毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业，现在龙煤双鸭山矿业有限责任公司东保卫煤矿任生产矿长。

孙锡联（1987.9-），男，工程师，2012年毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业，现在龙煤双鸭山有限责任公司东保卫煤矿从事采煤技术管理工作。

参考文献：[1]白壮壮.“110工法”沿空留巷技术应用案例分析.科学技术创新.2019年第23期.

[2]何满朝 张国锋 苗沛沛.大同矿区坚硬顶板“110工法”应用研究.煤矿支护.2016年第3期.

一采区里部36层-700右面“110”工法留上巷成果展示：

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