坚硬顶板无煤柱开采支护及工艺研究与应用

吴灿华

（晋能控股煤业集团大斗沟煤业有限公司，山西 大同 037000）

无煤柱开采对我国的煤炭资源回收有重大的意义，尤其在中厚煤层开采中具有推广价值。针对在坚硬顶板中进行无煤柱沿空留巷，并从切顶预裂、挡矸支护、开采工艺、补强支护等多方面进行了试验研究，对无煤柱开采具有十分重要的意义。

1 工程概况

同忻煤矿三盘区南北长1 900 m，东西长3 900 m，可布置10 个无煤柱开采工作面。首采工作面编号为8301，走向长1 380 m，倾向长180 m，相邻工作面编号为8306，走向长1 780 m，倾向长180 m。煤层底板等高线标高为+886～+906 m。山2 号煤层厚度为1.6～3.3 m，平均2.6 m，煤层倾角1°～5°，平均倾角3°。

山2 号煤层伪顶为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩，薄层状，水平层理，厚0～1.75 m；直接顶为粉砂岩、砂质泥岩及泥岩，水平层理，中厚层状，厚0.26～8.89 m；老顶以含砾粗粒砂岩和细粒砂岩为主，次为砂砾岩和中粒砂岩，多为K8砂岩，厚层状，交错层理，胶结致密，厚1.00～45.36 m，平均18.27 m。含砾粗砂岩，天然状态下极限抗压强度为81.30～92.90 MPa，属坚硬顶板。工作面采用倾向长壁一次采全高综合机械化采煤工艺，后退式开采，采用全部垮落法管理顶板。工作面布置见图1。

图1 工作面布置

2 切顶预裂的方案研究

2.1 预裂孔的设计施工方案

三盘区采煤工作面采用无煤柱连续回采。首采8301 工作面回采时沿空保留辅运顺槽（5301 巷）作为8306 工作面的皮带顺槽（2306 巷）。采用双向聚能爆破技术超前预裂顶板，利用采场周期来压沿空切顶，控制老顶的回转和下沉变形，实现卸压作用。5301 巷道设计宽5.2 m，高3.6 m，根据顶板直接顶的厚度，以及确保切入关键层中，并保证切缝深度满足采空区的塌落填充高度，形成对上覆老顶岩梁的支撑结构。……