賀西煤礦采區(qū)工作面回撤通道切頂卸壓方案探析
肖海濱 王瑜
山西焦煤汾西礦業(yè)集團賀西煤礦 山西 呂梁 033300
摘要：本文主要就采區(qū)大巷切頂卸壓技術在煤礦生產實踐中的應用進行了探討，此項技術的應用降低了成本，有效了建設了回采面回采結束后對相鄰大巷的采動影響，巷道變形量大幅減少。恒阻錨索的使用提高了巷道變形后的支護質量。
關鍵詞：恒阻變形 切頂卸壓 大巷控制
理論研究：定向切頂卸壓技術是一種新型的巷道控制技術，其技術原理是通過改變巷道圍巖結構，切斷頂板的應力傳遞，實現(xiàn)優(yōu)化應力分布的目的。切頂后的頂板能夠按設 計位置垮落，充分碎脹支撐基本頂，使目的巷道處于卸壓區(qū)，減少高應力環(huán)境的威脅。該技術具以下優(yōu)點：（1）消除臨近工作面煤體上方應力集中。切頂卸壓自動成巷技術通過定向聚能爆破技術對巷道頂板及上覆巖層進行定向切割，采空區(qū)頂板與巷道頂板分離，切斷兩者之間應力傳播途徑；（2）控制采空區(qū)頂板垮落形態(tài)，改變以往頂板自然無序的垮落狀態(tài)，充分利用采空區(qū)巖體的碎脹和承載特性；（3）操作簡單，價格低廉，且實施過程中不影響生產；（4）在優(yōu)化圍巖應力分布的同時，可有效避免瓦斯突出、沖擊地壓等安全隱患，具有安全性。切頂卸壓作為110工法的一項關鍵技術已取得了滿意的應用效果，
在對工程地質條件充分研究的基礎上，分析巷道頂板各巖層力學性質，并分析傳統(tǒng)錨索支護情況下巷道圍巖的變形情況；結合NPR恒阻大變形錨索的結構特征和力學特性分析，研究其在此種頂板條件下的支護機理，提出動壓擾動采區(qū)大巷NPR恒 阻大變形錨索支護及配套技術。達到有效支護、阻斷圍巖向大巷產生的破壞力，達到減少大巷的變形量。
實踐案例：
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概況
汾西礦業(yè)（集團）賀西煤礦距柳林縣城東南15km左右，位于陳家灣鄉(xiāng)賀家社村 西。井田為一不規(guī)則多邊形，略呈方形，東西長6.170km南北寬5.635km，面積18.908km2，煤層開采深度由800m~420m標高。
賀西煤礦作為汾西礦業(yè)集團的主力礦井之一，由于采動和應力疊加影響，3#煤層 軌道、運輸、回風大巷出現(xiàn)了巷道大變形問題。目前所采用的錨網索噴等支護形式無法對巷道圍巖進行有效的控制，難以形成有效的承載結構，巷道幫鼓嚴重，底鼓及頂 沉現(xiàn)象明顯，變形逐漸加劇，致使巷道無法正常使用，需多次擴巷翻修，嚴重影響了礦井的正常生產。因此，對該礦大巷圍巖穩(wěn)定性控制已勢在必行。
2、巷道原支護形式
臨近3314工作面三條大巷設計為直墻半圓拱結構，采用錨網索+噴漿支護。頂錨采用 Φ22×2400mm 左旋螺紋鋼錨桿,每排9根，幫錨采用Φ20×2200mm左旋螺紋鋼錨桿，每排6根，錨桿間排距均為800×800mm。錨索為Φ21.6mm鋼絞線，頂錨索長為6300mm，每排7根，幫錨索長為4300mm，每排兩根，間排距為1200×1600mm。
方案設計：
本設計中有別于在對應的大巷采取切頂卸壓，本次在回收通道切頂卸壓，通過預裂切縫爆破，在工程局部可測范圍之內切斷工作面間頂板的傳遞能力，減弱巷道頂板壓力，且預裂爆破能夠很好地保護巷道頂板完整性。利用恒阻大變形錨索對大巷進行補強加固，控制大巷圍巖變形，使所大巷圍巖能夠最大限度地發(fā)揮自身承載作用，減少巷道變形。
工作面回撤通道切頂卸壓采用雙向聚能爆破預裂技術，將特定規(guī)格的炸藥裝在兩個設定方向有聚能效應的聚能裝置中，炸藥起爆后，炮孔圍巖在非設定方向上均勻受壓，而在設定方向上集中受拉，依靠巖石抗壓怕拉的特性，使巖石按設定方向拉裂成型，從而實現(xiàn)被爆破體按設定方向張拉斷裂成型。
為了控制巷道大變形，研制了一種能適應深部巷道大變形的恒阻大變形錨桿/索，并形成了相應的支護理論、支護技術及控制對策。恒阻大變形錨桿包括恒阻裝置、桿體、托盤和螺母，其恒阻裝置內表面和所述桿體的外表面均為螺紋結構，恒阻裝置套裝于所述桿體的尾部，托盤和螺母依次套裝在所述恒阻裝置的尾部，螺母和恒阻裝置通過螺紋連接。
存在問題及相關實踐措施：
對于以上敘述的設計方式，在真正的實踐中取得了預期效果，提前切縫，未造成支架回收困難。經過長時間檢測發(fā)現(xiàn)相鄰大巷礦壓觀測，相互之間的數值有所變化，頂幫移近量相對很小，較為顯著的是噴漿巷道表面未發(fā)現(xiàn)明顯變化。
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在施工過程中恒阻錨索在施工過程中遇到頂板破碎及離層，所產生的后果較為明顯，在后續(xù)的實踐中擴孔裝恒阻器，造成整個工程無法繼續(xù)進行。隨著分析結果呈現(xiàn)，對其進行相應的對策思考，具體如下：回收通道要提前進行整體的規(guī)劃與設計，盡量減少頂板的變形量，避免支架安裝過程中破壞頂板完成性，提高掘進時的錨桿錨索布置位置，便于布置恒阻錨索的位置。
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對施工對象進行切縫孔形成后，在安裝裝置聚能管的過程中，會出現(xiàn)因孔內碎渣，而導致安全隱患，并且隨著聚能管上放的整個過程，所受到的阻力相對過大，無法全部將聚能管放進去。針對這樣的情況現(xiàn)場使用外徑43mm的聚能管，使用48mm的鉆頭形成的鉆孔。應該根據頂板巖性和完整性選用51mm-55mm的鉆頭，提高間隙比，增加現(xiàn)場可操作性。
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部分聚能管的中間部位遇阻，無法將全部的能量傳遞上去，其中封泥長度達不到2.5m。另外擔心在運行過沉重設備距炮眼口近，最后造成炮眼口開炮后變形量大，對支架形成大的壓力，炮煙過大。對此情況，實行過較多的措施，其中一種具體如下：現(xiàn)場嚴格保障正向裝藥，對安全性有保障。現(xiàn)場切縫孔處變形量不大，切縫后未對支架回收造成影響。嚴格保障正向裝藥、炮煙不大。最低封泥600mm，特殊情況可考慮加水炮泥，增加安全性。
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對于切頂的卸壓護巷進行爆破，在工作面下的出口中，頂板受到的影響需要重視起來。在實踐中切頂卸壓的護巷，超前頂板機巷受到的壓力相對減少，而底板機巷受到的壓力也相對減少。但在礦井下的工作面的來壓期間有一定的周期性，使得下出口頂板會在切頂線處會出現(xiàn)提前剪切斷裂，至此頂板的破碎會逐漸下沉，嚴重影響到端頭支架向后推移。
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會造成切頂卸壓護巷工作產生中斷現(xiàn)象的有因有：過構造帶、過聯(lián)絡巷及破碎帶等。依據實踐現(xiàn)場的情況，造成嚴重的巷道壓力變大的原因是巷道煤柱在對巷口實行聯(lián)絡、構造帶運行推進速度較慢。所以，在對過聯(lián)絡巷及過構造帶時要更加堅持對頂部的卸壓，此過程中要及時調整煤礦爆破機械參數，對機巷的超前支護進行加強。
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在試驗階段的一部分為切頂卸壓工作，其中的相關參數需要在試驗不斷調整，更需要設立相關的專業(yè)人士進行攻關解決，其中要解決的問題包括：1、對于炸藥及聚能管裝備的安裝問題。一定要達到“裝得進、方向準、效果好”的實踐目的；2、要適當的解決封泥問題，首先就是要放便封閉，其次就是保證對封泥的爆破效果；3、要對切頂護巷爆破孔的孔深、間距、裝藥量進行優(yōu)化，并找到適合的爆破參數。
結論：
本文主要就采區(qū)大巷切頂卸壓技術在煤礦生產實踐中的應用進行了探討，此項技術的應用降低了成本，有效了建設了回采面回采結束后對相鄰大巷的采動影響，巷道變形量大幅減少。但是還會有較多的問題需要在今后的研究中仔細分析得到，這為今后的生產安全奠定一定理論基礎。
參考文獻
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