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摘要：为提高采面煤炭资源采收率、缓解采掘接替紧张局面并为降低巷道掘进成本，将切顶卸压沿空留巷技术应用到3804综采工作面。依据3804综采工作面现场地质条件、顶板岩性，对3804机巷超前支护、切顶爆破以及临时支护方案等进行设计。现场应用后，3804机巷留巷段顶底板、两帮最大收敛量分别为242、283 mm，留巷段围岩变形量较小，可满足邻近采面使用需要。
关键词：煤炭开采；沿空留巷；围岩控制；切顶卸压；深孔爆破
0引言
以往煤矿井下长臂开采工作面回采巷道多采用留设煤柱方式护巷，随着煤炭开采深度不断增加、回采区地质构造复杂更趋复杂，留设的护巷煤柱宽度呈不断增大趋势，不仅降低煤炭资源采收率而且煤柱留设位置应力集中[1]。沿空留巷技术可实现无煤柱护巷，在提高采收率、缓解矿井采掘接替紧张局面、减少巷道掘进工程量等方面表现出显著优势[2-4]。沿空留巷技术的核心是采用技术手段将原采面回采巷道保留下来，为邻近的采面生产服务，现阶段煤矿井下常用的沿空留巷技术包括有切顶卸压留巷（切顶形式有水力压裂切顶、密集钻孔切顶以及深孔爆破切顶等）、巷旁充填留巷（墙体类型有柔膜混凝土墙、高水材料充填体等）等，众多的学者及工程人员对沿空留巷工艺及留巷段围岩支护技术等展开研究，并取得丰硕研究成果[5-8]。切顶卸压沿空留可降低留巷段围岩应力集中程度，在降低留巷段围岩变形量、提高留巷效果等方面有显著优势，文中就结合以往研究成果将切顶卸压沿空留巷技术应用到矿井3804工作面机巷中，以期提高采面煤炭生产效率。
1工程概况
3804工作面设计走向推进长度1 850 m、采面斜长180 m，回采的8#煤层埋深均值620 m，煤层厚度均值1.75 m，顶底板以泥岩、砂岩等为主，具体顶底板岩性参数如表1所示。
3804工作面北侧为设计回采的3806采面、南侧为已回采完毕的3802采空区，东侧为采区边界、西侧为采区集中巷道，具体位置如图1所示。采面采用综采开采方式。根据邻近采面回采揭露以及巷道掘进揭露显示，3804工作面回采范围内地质构造不发育，仅局部位置发育有落差在1.2 m以内的断层，地质构造对采面回采影响较小。3804工作面回采巷道均沿着开采的8#煤层底板掘进，巷道设计断面均为矩形，永久支护采用锚网索支护方式。
2沿空留巷技术应用
3804机巷综合采用深部爆破切顶+强力锚索补强支护+巷道临时支护方式进行留巷，通过深孔爆破切顶可阻断局部范围内巷道顶板与采空区顶板间应力传递路径，减少巷道顶板矿压集中程度；通过强力锚索补强支护可充分发挥锚索悬吊作用，给巷道顶板表面岩体施加一定量的阻力，控制顶板下沉量；通过巷道临时补强支护可进一步降低顶板下沉量，确保留巷段高度在合理范围内。
1）留巷段顶板超前加固。在3804机巷留巷段使用强力锚索进行超前加固，在巷道顶板布置2列强力锚索，其中第1列锚索距留巷帮400 mm、锚索间距均为1 000 mm，邻近的2根锚索间采用W钢带连接；第2列锚索距第1列锚索1 500 mm，锚索间距均为2 000 mm。顶板超前加固采用的强力锚索规格为Φ21.8 mm×8 300 mm，布置完成后施加280 kN以上的预紧力。
2）切顶爆破。在3804机巷留巷段向采空区方向施工切顶钻孔，钻孔开孔距巷帮200 mm、与巷道顶板有150夹角，孔深为6 500 mm，钻孔间隔为500 mm。在切顶钻孔内装入规格Φ35 mm×400 mm煤矿许用三级乳化炸药，采用水炮泥进行封孔，有效封孔长度控制在2 000 mm以上。具体切顶钻孔装药结构应依据巷道顶板岩性变化、切顶效果等进行调整。
3）架后临时支护。在采面架后一定范围内，由于采空区顶板活动较为频繁，垮落的岩石在摩擦作用下会给顶板一定的作用力，同时在垮落岩体较为松散，留巷段围岩受到较大的动压影响。为确保动压影响范围内巷道围岩稳定，较少留巷段围岩变形量，在采面架后0~150 m范围内使用架后临时支护设施控制围岩变形，具体临时支护措施为：在留巷段中部采用“一梁三柱”方式对巷道顶板进行补强，单体排距设计为1 200 mm；在靠近切顶线附近布置一排液压单体支柱，并与U型钢交替布置，单体支柱与U型钢均按照500 mm间距布置。具体。具体沿空留巷段超前补强支护、切顶钻孔布置以及临时支护等艺布置情况，如图2所示。
3留巷段围岩控制效果
3.1切顶效果
在3804机巷完成切顶钻孔施工及深孔爆破后，采用型号CXK12（A）型钻孔窥视仪观测切顶钻孔孔壁裂隙扩展情况。根据钻孔窥视结果看出，钻孔孔壁有较为清晰的2条切顶缝，缝隙沿着巷道轴向分布，缝隙率在75%~86%，采面顶板可沿着切缝缝隙垮落，从而降低采空区顶板对留巷段围岩控制影响。具体布置的切顶钻孔裂隙扩展情况，如图3所示。
3.2围岩变形情况
在3804机巷布置测点对留巷段顶底板、巷帮围岩收敛情况进行监测，具体获取的围岩变形情况如图4所示。从监测结果看出，滞后支架100 m以外区域内巷道围岩变形逐渐趋于稳定，其中监测得到顶底板、两帮最大收敛量分别为242、283 mm，留巷段围岩变形量在允许范围内，局部变形量较大位置经过简单修整即可满足后续使用需要。围岩变形监测结果表明，采用的沿空留巷技术可满足3804机巷围岩控制需要，对提高采面煤炭资源采收率及降低巷道掘进工程量等均有显著的促进意义。
4总结
切顶卸压沿空留巷技术通过综合应用超前支护+切顶钻孔、深孔爆破+架后临时支护等技术可实现留巷段顶板补强同时切断巷道顶板与邻近采空区间应力传递路径，确保留巷段围岩处于应力降低区，为留巷工作创造良好条件；采用以单体支护+Π型钢、单体支柱+U型钢构成架后临时支护设施，与原有的锚网索支护体系共同配合，有效抵御采空区顶板垮落引起的顶板变形量大问题。在3804综采工作面机巷应用切顶卸压沿空留巷技术后，解决了采面护巷煤柱宽、煤炭资源采收率低等问题，机巷不需留设20 m保护煤柱即可实现巷道围岩变形有效控制。
参考文献
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