大采高综采工作面切顶卸压留巷技术研究

大采高综采工作面切顶卸压留巷技术研究

李学平

【摘要】我国煤矿持续开发，浅层煤柱正逐步耗尽，常规护巷方法不仅造成了资源的严重浪费，而且在采深较大时还会发生煤柱失稳等问题，严重影响了煤矿的生产。通过对采煤工作面进行顶板剪切卸压法留巷工艺，可以确保沿空留巷的稳定性，从而为实现煤矿安全、有效地开采提供了有利的条件。文章对8304综放开采施工中的切顶卸压留巷工艺进行了重点探讨，目的是为了更好地推进煤矿的安全生产。

【关键词】综采工作面；切顶卸压；沿空留巷；恒阻锚索

与常规工艺相比，近几年来，沿空留巷工艺是一种比较常见的无煤柱护巷工艺，通过应用沿空留巷技术能够极大地提高对矿井中的煤炭资源开采的效率，在一定程度上也能够缓解目前矿井采掘接替的复杂局面，可以对工作面的通风环境进行切实的改进，下面将对8304综采面工程中使用的切顶卸压技术展开分析与研究。

1 概述

1.1工作面概况

8304回采工作面位于煤矿中第三采区的北翼，全走向设计长度760 m，斜长125 m，所采的八号煤层因其薄厚，为近水平煤层，构造比较简单。8304工作面副运输巷采取了沿空留巷工艺，全部作业结束后，为相邻的8305采煤工作面提供了全部作业。

1.2巷道顶底板岩柱

8304工作面辅助运输巷中采用泥岩作为顶板和直接底，并且将b中砂岩作为直接顶，粉砂岩作为基本底，这样一来巷道的顶板结构为复合型顶板。

2 切顶卸压沿空留巷原理和操作流程

2.1原理分析

切顶卸压法是在保留的巷道中，利用恒大可变形锚杆对其进行支护，并且要能够在沿空留巷中提前截顶，这样一来就可以在沿空留巷中造成巷道覆岩与顶板间产生裂隙，从而能够最大程度上阻断二者的受力连接，使得沿空留巷中的顶板受力成为“短臂式”，进而提高沿空留巷中的围岩承载能力。在回采工作面完成后，要使其沿空留巷沿断层面滑动，从而能够实现没有煤柱的护巷。

2.2具体施工工艺流程

切顶卸压沿空留巷在施工中主要可以分为以下四个步骤。首先要根据之前设定的支护残碎对恒阻锚索进行施工，做好沿空留巷中顶板部分的支护，其次要对沿空留巷的顶板部分补强支护，距离回采工作面一定距离进行爆破钻孔，产生切顶缝，之后要布置单体支柱，并做好顶板的支护工作，最后当采空区的围岩稳定后撤回支护单体支柱，整个沿空留巷工作就完成了。

2.3切顶卸压留巷关键

在沿空留巷中，切顶卸压留巷的工作成效极易受顶板下沉的影响，因此必须采用恒阻力锚杆来实现对其进行有效的调控，从而确保沿空留巷中顶板段的稳定。截顶裂隙的扩大程度还取决于上区段采空区上覆岩层能否按预定的水平落差和煤层形成煤层。因此，在曾哥削顶卸压留巷中，最重要的是要做好恒阻力锚杆的支撑和对顶板破裂进行治理。为最大限度的保证沿空留巷的正常工作，在完成了切顶卸压的工作之后，采用工字钢、钢丝网等对煤层进行排煤支护。

3 顶板切顶裂缝及恒阻锚索支护设计

3.1顶板切顶爆破参数设计

爆破孔的间距、顶板的岩性和装药的用量等都对顶板切顶裂隙的形成具有一定程度的影响，通过对切顶爆破孔钻孔的间距的分析，将这次切顶的钻孔间距设计为500 mm，装药的结构为4、3、3、2，在爆破钻孔的时候，选用了内径36.5 mm，外径42 mm，长15 m的聚能管，在这几个爆破孔中，各安装四个聚能管。在“4+3+3+2”装药法下，爆炸井眼周围裂隙开始发展，裂隙贯穿率超过90%。与此同时，通过结合实际的切顶速度，在同一时间内，工作人员可以采用6个钻孔进行联孔爆破，这样能够在一定程度上减少由于爆破产生的一氧化碳数量。针对巷道顶板硬度较大的特点，对巷道顶板按设计切顶线间隔20 m实施松动爆破，取得了良好的效果。在正常的条件下，钻井的深度大约在8米，一次可以打穿5个。

3.2恒阻锚索设计

根据巷道顶板的岩性以及实际切缝的深度，在这次施工中将恒阻锚索的长度设计成90m，在布置的过程中分为两排，分别和巷道的顶板相互垂直，其中第一排和切缝侧的距离应当是5m，间隔为15米，而第二排的恒阻力锚链与第一排的间隔应该为15米，间距也是15m。在选择恒阻锚索的直径时，应将其直径设定为21.8 mm，恒阻器的长度为5 m，容许变形最大为3.5 m，预应力值为250 kN以上，恒阻值也应当高于280kN，但是也需要注意不能够低于320kN。除此之外，在现场施工时。相关的施工人员可以根据顶板弱化效果对钻孔施工参数进行适当调整，尽可能地做好对坚硬顶板松动弱化的技术设计方案，从而保证施工结果。

4 效果分析

采用截顶卸压留巷工艺，可使8304采区副运输巷保持相对完好，可用作回风巷，并可对顶板变形及恒阻锚杆载荷等情况进行监控。同时，切顶卸压留巷技术也为留巷巷道创造了良好的围岩应力条件，围岩变形控制难度能够得到明显降低。在对工作面进行开采后，可以显著地提高恒阻锚索的受力，在恒阻锚索前方20 m处实现工作面推进后，因为悬臂顶板受到矿压、自身重力以及切缝等多种因素的影响，将会出现垮落的情况，这一过程中恒阻锚索的应用将会在短时间内增大，最后，这个高度已经超过了295 kN，并且在很长一段时间里都会维持在这个高度上，随后，上覆岩层开始崩塌，采空区的顶部也越来越稳固，恒阻锚索在受力上将会快速降低，最终保持一个相对稳定的状态，达到268kN。

随着开采作业的进行，切顶沿空留巷围岩的变形会随着开采作业的进行而增大，然后趋于平稳，随着测点与开采作业作业的进行，采空区的覆岩与开采作业的距离越来越近，而随着开采作业作业的进行，巷道围岩的变形也越来越大，随着开采作业的进行，巷道围岩的变形速率越来越慢，最后在距开采作业的200米左右达到了一个相对平稳的水平，在这个水平上，巷道的底板最大隆起为295 mm，顶板最大沉降为185 mm，最大位移为172 mm。

5 小结

综上所述，沿空留巷能够在一定程度上减少巷道的掘进量，提高矿井中煤炭资源的采收质量和效率。在8304回采工作面工程中需要运用切顶卸压留巷技术对辅助运输巷进行施工，切缝的深度应当设计为75m，具体的参数设计按照上文所述的进行，这样能够极大程度地满足留巷的需要。在实际施工中也能够看出，采面回采过程中巷道围岩的变形量均在允许的范围内变化，能够满足巷道在使用上的需求。

【参考文献】

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