综放工作面沿空留巷切顶卸压护巷技术初探

＊张银虎

（汾西矿业集团水峪煤业 山西 032300）

煤炭作为一种不可再生资源，对整个社会经济的发展以及工业产业的生产活动起到非常关键的作用。随着我国煤矿资源的陆续开采和使用，现阶段可用的煤炭资源总量正在不断降低，由于传统煤炭开采工作中，通过留设保护煤柱的方法造成大量的煤炭资源无法得以充分开采，整个煤炭资源的回收效率相对较低，同时所形成的煤炭资源浪费问题也越来越明显。通过沿空留巷切顶卸压技术的有效应用，作为一种新型的无煤柱开采工艺技术方法，不但可以全面提高煤炭资源的开采工作效率，同时还可以进一步提高矿井的使用年限，有效减少不必要的煤矿巷道掘进施工量，同时进一步解决煤矿开采工作当中存在的接替紧张问题，是现阶段我国煤炭资源开采工作中，比较常用的一种开采工作方法，受到我国各大煤矿开采工作单位的高度重视。

1.工程概况

有效结合我国某地区一处煤矿开采工作面展开分析和研究，煤矿开采工作面整体的开采总量相对较大，在煤矿开采过程中在煤矿巷道井下，有效实施沿空留巷切顶卸压技术。综放工作面的实际宽度为285m，开采工作面预计开挖总长度为660m，回采工作面和切眼齐平的条件下进行严控留巷实际的留巷长度大小为430m，留巷的实际宽度大小为45m，净宽度大小为43m，煤矿开采巷道的总高度为37m。

通过对煤矿开采综放工作面的地质条件构成情况进行勘察和分析，其中顶煤部分的平均厚度为2.5m，开采工作面的顶部位置包含2.8m厚的泥岩，表面呈黑色块状，同时泥岩的致密性较高，属于比较坚硬的岩层结构。顶部为6.5m厚的中颗粒砂岩结构，开采工作面的底部位置存在1.2m厚的泥岩结构。

2.切顶卸压巷道保护技术应用分析

(1)技术工艺分析

切顶卸压主要是指在煤矿的开采工作过程中，受力比较集中的区域范围，或者是煤矿巷道顶部区域，采取定向聚能爆破处理的方法展开切顶卸压操作。通过切顶卸压技术工艺的有效应用，可以有效解决悬顶问题，同时进一步控制沿空留巷顶板位置，悬臂梁产生的负荷以及旋转变形压力，以此来有效降低巷道内部支护荷载的作用力大小，从基础上解决煤矿巷道的受力条件。

(2)爆破参数确认

在综放工作面爆破工作过程中，通过使用Ⅲ级煤矿允许使用的乳化炸药来进行爆破处理。针对煤矿巷道1～5号段煤矿使用毫秒延时雷管进行爆破，可以通过使用导爆索或者是地形聚能管进行爆破处理。根据爆破工作理论的详细计算和分析，在煤矿巷道综放工作面顶板位置进行取样分析，初步设定将爆破过程中的爆破孔倾斜角度设定为70°，同时炮孔的直径大小设定为45mm，深度设定为11m，切顶部分的长度为6.5m，封孔部分的长度为5m，爆破孔之间的间距大小设定为600mm，爆破装药总量为450g/m，通过使用孔洞底部不耦合连续装药处理工作方法，保证聚能药包实现定向的断裂与爆破工作。

(3)爆破效果分析

在爆破工作过程，通过使用可调节式气动胶枪，将爆破工作所使用的乳化炸药，直接注射到聚能管当中，并且保证单节聚能管的长度为2m。聚能管在使用过程中必须要使用专业的连接器件以及加固螺丝进行固定处理，最后通过使用细铁丝将构件之间直接进行连接，确保聚能管之间的充分绑扎牢固。聚能管的扣盖需要朝向采空区域的一侧范围，同时每一节聚能管需要安装一个D500mm的钻孔定位块，可以有效保证聚能的方向和预裂的方向处于同一方向上。

根据上述的爆破工作方法，对孔洞内部的纵向裂缝的产生程度和裂缝的长短，可以有效判断出预裂切顶爆破工作效果的好坏，同时可以有效分析出爆破的孔洞间距大小是否符合切顶卸压工作要求。如果在观测孔当中没有发现纵向裂缝，或者只存在少量的纵向裂缝问题，则说明炮孔的孔间距大小偏大，需要进一步控制炮孔之间的间距大小。如果在观测孔当中发现纵向的裂缝实际长度达到装药程度的60%以上，则说明炮孔之间的间距大小设置合理。如果在观测孔当中发现纵向裂缝的实际长度，达到装药总长度的90%以上，同时孔洞内部存在岩石破碎等问题，则说明炮孔的间距偏小需要进一步提高破孔之间的设置间距。相关工作人员通过使用窥视仪器设备，对炮孔内部展开窥视和分析，其中所得出的检查结果如图1所示。

图1 炮孔窥探效果

在确定爆破工作之后，孔洞内部都产生了不同程度的纵向裂缝问题，但是所产生的裂缝实际长度相对较短，同时裂缝问题的整体分布不是均匀存在，也没有非常明显的定向扩展规律，同时在14m位置产生岩石碎片，没有产生明显的塌孔问题，则说明此爆破工作并没有达到预先设定的要求。

3.切顶卸压技术工艺应用优化方案

针对前期爆破工作当中没有达到预期的工作效果，通过现场的打钻取芯对比分析和原本存在的地质勘察工作资料信息之间进行对比，从中发现信息参数之间的差异性比较明显，因此需要对炮孔的爆破程度进行重新计算和确认。通过对切顶高度大小进行计算，有效保证综放工作面在爆破过程中的顶板垮落之后，煤矸石可以全面充满整个采空区域，同时通过对炮孔的实际长度计算和分析，有效得到顶部煤层和顶板煤矸石，充分填满整个采空区域之后，实际的切顶高度大小为18.5m。相关工作人员通过对顶板位置的柱状图像展开分析和研究，从中确认出沿空留巷的顶板位置上方，垂直度超过16m的范围之内，其中存在不同程度的顶层弱化情况，因此需要对炮孔的实际长度进行进一步计算。通过采取抽芯结果对比和分析之后，有效结合以往的矿井爆破工作经验，将最终的炮孔长度设定为16m，以此来充分保证关键位置的爆破效果，有效满足综放工作面沿空留巷切顶卸压的工作要求，如图2。

图2 切顶卸压工艺优化

4.卸压优化处理工作之后的整体效果分析

通过对确定卸压工作方案展开全面优化和改进之后，整体的爆破工作效果，相比于没有优化之前的效果得到了明显提升。基本达到预先设定的爆破预期工作效果和目标，留巷工作结束之后通过对周围围岩结构的变形监测数据分析，可以看出整个巷道的整体变形量相对较小，可以有效满足煤矿巷道的重复性使用工作要求。相关工作人员通过对爆破工作效果进行分析，通过使用窥视仪器设备进行观察，从中可以看出预裂切顶爆破处理之后，孔洞内部产生了明显的纵向裂缝情况，同时实际的裂缝长度达到了装药总长度的60%，孔的内部也没有产生比较明显的岩石破碎问题，则可以证明预裂爆破工作的效果非常明显，同时炮孔之间的间距大小符合设计工作要求，爆破工作之后切缝线构成一个完整的结构面，同时预裂切顶爆破工作完成之后，没有对留巷顶板造成严重的影响和破坏，同时也没有对煤矿巷道的锚索固定位置形成严重的干扰。回采工作面到采空区域和顶部区域关键层垮落缓慢下沉，同时不存在随采随垮的压力集中性问题。

通过对煤矿巷道的实际变形监测数据展开分析和研究，根据留巷之后的实际工作情况，将其分为三段对巷道的矿体压力进行分析，分为前段0～140m，中段140～300m，后段300～380m。通过对不同煤矿巷道监测段的矿体压力监测和分析，从中可以得出整个综放工作面的受力结构稳定性相对较高，同时并没有产生明显的位移变化情况，整个岩孔留巷切顶卸压技术的应用效果非常明显，有效保证整个煤矿巷道开采工作的高效率和高质量进行。

5.结语

综上所述，预裂切顶爆破技术在实际运用过程中，关键工作要点是确定合理的爆破工作参数，通过使用预裂爆破切顶卸压技术，不会对留巷顶板形成严重的干扰和破坏，同时也不会对巷道的顶板锚索位置以及岩体结构造成严重的影响。爆破工作完成之后的切缝线有效形成一个完整的结构面，整个回采工作面区域顶部关键层垮落缓慢下沉，同时不存在随采随垮压力集中聚集等不良问题，整个煤矿开采工作的安全性得到了全面保障，同时不会造成大量的煤炭资源浪费问题。