切眼留巷在调向回采中的实践与分析

切眼留巷在调向回采中的实践与分析摘要：新庄煤矿永夏矿区首次实施在工作面回采中切眼留巷技术，通过在二2、三2煤层分别实践，探索切眼顶板悬臂梁加固、离层控制、超前支护、滞后加固、同步抽架回撤安装等工序的协调管理，掌握了在复杂回采工作面调向留巷的成熟工艺近年来随着装备升级、技术进步沿空留巷技术应用广泛回采过程中往往遇到各种复杂的地质条件或布置方式开给沿空留巷带来很大难度开切眼留巷就是其中之一因其在采面回采期间实施开顶板及周边受采动影响较大需要全面考虑顶板离层、底鼓及周期来压的影响实现巷道“留得住、支得好、控得稳”开并且安全高效、经济合理用经过在不同煤层的复杂地质条件、工程条件的实践已有了非常成熟可靠的技术储备用中等煤层倾角6～10开煤层底板标高-6382～-6925m总体赋存稳定结构较简单但受断层、地压等因素影面顶板上0.6～3m范围内局部发育有二₃煤煤层厚0.2m左右#煤层顶底板情况如表1所示用隙面充填黄铁矿薄膜致密片平坦状断口二2煤层石碎片及星点状白云母碎片平坦状断口选性中等泥硅质胶结用深灰色含植物化石碎片及星点状白云母碎片平坦状断口1.2切眼留巷布置该工作面位于25采区受断层、矿井边界线等多重为壹号、贰号块段由南向北回采其中壹号块段回风顺槽先沿空留巷然后搬家至贰号块段回采回采至设计位置(如图1虚线位置所示)时采面切眼留巷形成参号面的回风顺槽后期安装叁号块段由东向西回采图125采区煤柱工作面回采布置示意图2切眼切顶留巷的理论分析目前开应用比较广泛的切顶卸压自留巷即沿着留巷煤壁侧布置深孔预裂爆破炮孔开对工作面顶板超前进行预裂爆破开使留巷内顶板与老空区侧的顶板产生切缝形成一条切顶线开随着采动影响开留巷内的顶板沿切顶线垮落开实现切顶预裂一次成巷用切顶最主要目的是缩短留巷内顶板的悬臂梁长度开减少巷内直接顶压力传递保证留巷成型用采煤工作面在回采推进过程中开在老顶初次来压后开裂隙带岩层形成的结构将周而复始经历“稳定-失稳-再稳定”变化1]用周期来压会出现明显的顶板下沉速度加剧下沉量变大支架的工作阻力增大开甚至出现顶板台阶下沉或支架损坏用采面切眼内的顶板必然被破坏开采面很难继续移架回采顶板管理难度极大另一方面是留巷位置与工作面周期来压的配合设计如果切眼留巷位置正好位于周期来压较强烈的位置开必然对留巷质量造成较大影响甚至可能导致留巷失败用针对以上难点确定根据监测周期来压步距布置切眼留巷位置并在留巷边缘用密集钻架形成人为干预和矿压作用结合的自成巷技术3切眼卸压及留巷成套方案和工艺切眼留巷是一项系统工程2】开由于留巷要在工作面推进过程中一次性形成留巷空间对于顶板的支护时机、支护强度掌握非常重要切眼留巷技术主要包括：①周期来压的观测和周期来压步距的确定②密集孔的辅助切顶随采动顶板形成裂缝开人工干预致裂③工作面在进入留巷设计范围时开必须对顶板进行有效的支护加固④根据工作面周期来压规律停采位置的支架切顶线与直接顶断裂线接近控制留巷内悬臂梁长度⑤支架回撤后开采空区与留巷内增设可靠支护防止顶板离层下沉另外隔绝封闭采空区形成独立巷道⑥留巷作为下一个工作面的顺槽使用用周期来压的主要表现形式较多其中液压支架所受的载荷普遍增加是有代表性的一种表现形式工作面在推进一排后移架后支架首先对工作面顶板进行支护形成支架的初撑力随着后方顶板垮落开老顶逐渐下沉支架产生对顶板的工作阻力这种阻力往往比初撑力更大直接顶在达到断裂的临界位置附近会形成更大的顶板来压开反馈到液压支架上就是更高的末统进行数据采集开实时记录工作面回采过程中支架初撑力和工作阻力的变化曲线可以有效判别周期来压的步距为17~19m平均17.7m#这对于切眼留巷位置选取有指导意义3-4用采面推尺点/m——第30架—第50架—第70架图2工作面支架工作阻力监测曲线图为使切眼留巷直接顶有效垮落在采面推进至留巷设计位置时开在切眼内提前施工密集孔与留巷中心线平行州根据直接顶厚度密集孔切顶取钻孔长度L=8mP垂直顶板顶板钻孔与顶板夹角80±3°钻孔直径φ32mm开孔位置位于顶板开靠近非回采帮煤壁侧钻孔间距选取300±50mm#通过人为干预致裂加上回采过程的采动影响致裂孔自然形成切割面类似“光面爆破”的切割作用留巷位置上方的直接顶悬臂梁长度缩短压力降低5#工序流程：第一排锚索支护→连续支护锚杆(索)→停止移架、上工字钢探梁→运输机支架分离→割煤、前移工字钢探梁、铺设W钢带→形成留巷空间→支护煤墙、加固顶板→回撤运输机支架→施工木垛、支设抬棚→喷浆封闭(见图3)用连续支护、运输机分离、上工字钢探梁留巷空间内顶、帮支护留巷空间内顶、帮支护①以二2煤层为例工作面采用ZY3600155/35型支架距停采位置10m开始铺设聚酯纤维柔性网(或金属②在工作面铺网距停采位置5.2m时开始在顶板支护施工第一排锚索开间排距1500mmx1500mm(一架杆间排距800mmx800mm川锚杆间采用W钢带连接沿切眼方向布置推进一排支护一排州顶板锚杆支护至煤墙锚索施工至第二排开直至出架空间形成用③在工作面推进至距停采位置1.8～2.0m时开运输机和支架分离开停止移架采用单体柱推进运输机割煤形成出架空间期间利用支架前梁上方穿入3.2m工字钢探梁在梁端至煤壁之间进行临时支护每1.5m两根探梁随割煤前移④割煤至停采位置后开煤墙侧可采用规格25mmx25mm的8股钢丝的钢塑网连网支护开网搭接不小于200mm距底板不大于300mm煤墙侧使用“树脂锚杆(Φ20mm×2200mm)+木托板”支护开间排距均为1000mmx800mm同时施工第三、四排锚索排锚索配合2m工字钢托梁(孔间距1.6m)沿切眼走一架抽出后立即在工字钢梁端支设单体柱并在木垛施工位置临时支设带帽点柱⑥在回撤第三架后在老空区侧开始使用道木施工一排木垛用木垛距煤墙净宽度4.0m施工好木垛方可继续回撤田保证木垛滞后未回撤的支架距离不超过4.5m直至回撤结束⑦回撤支架后在巷内支设三排倾向连锁棚加固支护留巷木垛侧采用挂网喷浆方式进行封闭用⑧留巷木垛侧后期采用挂网喷浆等方式进行封闭用通过合理的技术设计一次性留设净宽度4.0m的巷道顶板悬臂梁长度达5.5m留巷的关键在于利用工作面推进过程中上覆岩层周期来压的活动规律留巷边缘靠近直接顶断裂缝附近并且在停止移架后保持支架工作阻力10~15d保证老空区悬顶垮落最大限度减少直接顶悬臂来压对留巷带来的不利影响同时根据顶板柱状图通过长锚索把留巷内的顶板与老顶锚固在一起增强主动支护提升自主承载能力达到“一切一支”目的取得非常好的效果切眼留巷围岩变形观测图如图4所示时间(日)切眼留巷工艺是留巷工艺中最复杂的一种开利用周期来压步距确定留巷位置人工辅助干预切顶使顶板在采动中形成切顶缝来降低顶板来压的新思路为留巷工程实践提供了参数设计依据和成功范例工作面利用切眼空间直接形成一条巷道不但减少了煤炭损失也减少了重新掘一条巷道所需要的设备安装、掘进时间、采掘相互干涉影响曲特别是对于高瓦斯和突出矿井而言防突工作大幅度优化为以后切眼内留巷提供了更多可供参考的参数设计和成功范例[⁶用回采过程中支架与探梁相结合解决了割煤留巷过程中的顶板控制问题锚索托梁与煤墙单体柱配合解决了抽架回撤期间的顶板管控问题木垛与铰接梁结合开解决了整个留巷形成后的支护问题在这一系列的作业工序中开遵循强支撑力(支架)与弱支撑(单体柱、探梁)匹配永久支护与临时支护衔接既符