切顶成巷技术在沿空留巷中的应用

切顶成巷技术在沿空留巷中的应用

雷秀章

泸县富银煤矿有限公司富银煤矿  四川 泸县  646125

摘要：沿空留巷开采技术作为煤矿无煤柱开采的主要技术之一，在各型煤矿中得到广泛应用。本文详细阐述了在煤层顶板为软弱的泥岩、砂质泥岩及泥质粉砂岩条件下实施切顶自成巷的沿空留巷应用技术和经验。

关键词：切顶；沿空留巷

1 工程地质概况

富银煤矿有限公司富银煤矿属于四川省泸县永荣煤田龙潭寺勘探区，开采三叠系上统须家河组（T3xj）一段的臭炭煤层，煤层倾角10º~25º，平均20º；煤层厚度0.6m~1.6m，平均1.24m。直接顶由泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩组成，基本顶为泥质粉砂岩、中粒砂岩组成。直接底为粉砂质泥岩、泥岩组成。

2 切顶卸压自成巷技术理论基础

在采煤工作面运输巷采用以“切顶卸压裂缝+超前锚索支护”为主体的设计方案，通过预裂切缝钻孔，在局部范围切断工作面顶板应力传递，减弱巷道顶板压力，且保护巷道顶板完整性。利用锚索进行补强加固，控制顶板下沉，使所留巷道围岩能够最大限度地发挥自身承载作用，减少巷道变形，保证留巷效果。

3 切缝钻孔参数设计

切缝钻孔采用锚杆钻机施工，钻孔直径d=32mm，钻孔间距L=400mm。切缝钻孔从工作面运输巷自工作面下缺口开始，沿开采方向（即巷道走向）施工长度不小于50m。切缝钻孔开孔位置位于巷道顶板开采侧，距巷道中线1075mm（±100mm），即距巷道开采帮侧约100mm处，切缝孔深度为5.0m，与铅垂线夹角为12°，倾向于开采帮一侧，保证终孔位置铅垂方向与巷道上帮距离1060mm。

4 沿空留巷支护设计

4.1基本支护

4.1.1锚杆

工作面运输巷采用梯形断面，锚网支护，巷道净宽3.2m，净中高2.0m，断面积为6.4m2。采用Φ16mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，长度1800mm，间排距800mm×800mm。锚杆采用树脂药卷端头锚固，树脂锚固剂型号为K2860，用量为1支/根。

4.1.2金属网

金属网采用Φ6mm钢筋焊接而成，网片尺寸为2000×1000mm，网格尺寸100×100mm，网片搭接长度为100mm，网与网搭接处每隔300mm用双股12# 铁丝绑扎牢固。

4.1.3 锚索

运输巷锚索超前采煤工作面100m，垂直于顶板方向布置，共布设2排，第一排锚索距非开采帮700mm，第二排锚索距第一排锚索间距为1500mm，锚索间距为2000mm。锚索布置见图2所示

锚索采用Ø15.24mm钢绞线加工制作，锚索长度7.3m，锚索锚固端焊接圆环。锚索施工后确保锚索在锚盘外外露长度250-300mm，锚索采用11#矿用工字钢制作的锚盘锚固，锚盘长度0.5m，且在其平面中加工长×宽=30×20mm的条行孔。

锚索采用K2860树脂锚固剂锚固，用量为2支/根，确保锚索预紧力不小于25t，锚固力为为30±2t。

4.2超前临时支护（工作面前方0~30m）

采用DW25（28）-300/100型单体液压支柱配合DJB1000型铰接顶梁超前支护，采用“一梁一柱”双排布置，单体支柱间距1000mm，第一列支柱距上帮切缝钻孔200m，第二列单体距离第一列1300mm。

4.3滞后临时支护

4.3.1挡矸支护

采用架设工字钢三节棚支架、铺设排材和码砌砂袋进行挡矸支护。三节棚支架采用11#矿用工字钢进行梯形支护，棚梁全长2.1m，上帮棚腿全长2.4m，下帮棚腿全长不小于2.0m（棚腿长度可根据实际高度调整），棚距900mm（中-中），其架设滞后工作面末排挡矸密集排支柱不大于6.0m。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，砂袋码砌充填从巷道上帮轮廓线往采空区侧距离为2.0m，下帮侧充填严实。

4.3.2滞后临时支护

采用在巷道上帮的两工字钢支架立柱之间掺设1根单体液压支柱加固支护，支柱间距0.9m。单体支柱距离切缝线200mm。在工作面推进50m以后，在巷道基本稳定，回撤上帮加固单体液压支柱。

4.4成巷稳定区支护

此段巷道受采动影响很小，根据矿压监观测结果，当顶底板移近量及顶板锚索受力趋于稳定时可认为该区域顶板已趋于稳定状态，可将临时支护的液压单体支柱撤掉，只保留三节棚工字钢支护。待矸石垮落稳定后可对巷帮进行混凝土喷浆处理。

4.5沿空留巷矿压观测

在沿空留巷每30m设一个矿压观测站，每个测站由1套顶板离层监测仪、1套锚索受力监测仪和4个巷道表面位移测点组成。经过观测并搜集数据统计，在工作面采后40m巷道压力趋于稳定状态，巷道基本不发生变化。工字钢支架变形率平均为8.5%，主要表现在采面周期来压地段的支架棚退、横梁变形，在压力稳定后对变形的支架棚退、横梁进行修复。巷道断面收缩率较小，顶底板收缩率平均为10.5%，对巷道底板起底清理后能满足巷道使用高度。沿空留巷支护效果较好，达到了预期目的。

5 经济效益分析

从2019年5月开始，富银煤矿实施完成了1829m巷道切顶留巷支护，经实践表明，切顶自成巷沿空留巷技术取得了成功，所留巷道下沉量、断面能满足下一工作面的使用要求，并取得了良好经济效益。

原采煤工作面作面需掘进运输巷、回风巷2条巷道，下一工作面回风巷与上工作面运输巷之间留设5m小煤柱。因采用切顶成巷后采煤工作面少掘一条巷道，加上联络巷道，减小了工程量2095m，掘进工程量降低了40.43%。采用沿空留巷与留小煤柱相比，减少了需留设的煤柱可采出17238t原煤，按照原煤售价600元/t，吨煤成本300元/t计算，吨煤可获得利润300元，可获得经济效益为517.14万元；同时少掘进巷道2095m，按巷道掘进成本600元/m计算，减少巷道掘进费用125.7万元；考虑切顶成巷时需要切顶裂缝施工、顶板锚索补强支护和工字钢支架支护，以及滞后支护等项目，为，施工沿空留巷人工成本单价为719元/m，材料单价454元/m，加上沿空留巷后期的修复、清理费用120元/m，沿空留巷成本单价合计1293元/m，成本费用合计为236.49万元。实施沿空留巷共可获综合效益为406.35万元。

6 结论

富银煤矿在煤层顶板为软弱的泥岩、砂质泥岩及泥质粉砂岩条件下实施切顶自成巷沿空留巷开采技术，在实施方案中通过合理的切缝参数，以及配套的巷内支护和巷旁支护，在技术上可行，操作上简单，安全上可靠，经济上合理，提高原煤回采率，降低掘进工程量，取得了较好经济效益和社会效益，对类似条件的煤矿提供了成功案例。

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