摘要：切顶留巷技术应用使我国煤矿开采采掘接续紧张情况得到有效缓解。青龙煤矿为了尽快形成11808运顺生产系统，在21802工作面回撤期间，首次进行综采工作面切顶留巷技术应用，分析了切顶留巷技术中涉及到的原理和关键技术，并展开应用研究，详细介绍了工艺流程，以及应用情况进行总结。
关键词：切顶留巷技术；煤矿开采；综采工作面
Application Research of Cutting Top Retaining Lane Technology in 21802 Fully Mechanized Mining Face of Qinglong Coal Mine of Yankuang.
Zhan Xiangwei
(Yankuang Guizhou Nenghua Co., Ltd. Qinglong Coal Mine, Guizhou Bijie 551700)
Keywords: cutting roof and retaining roadway technology; coal mining; fully mechanized face
Abstract: The application of cutting roof and retaining roadway technology has effectively alleviated the tension of mining and mining in China. In order to form 11808 Yunshun production system as soon as possible, Qinglong Coal Mine first applied the technology of fully mechanized mining face cutting roof and retaining roadway during the retreat of 21802 face.
引言：煤矿传统留设煤柱开采方法在煤炭资源紧缺的情况下，造成了大量资源浪费；同时沿空留巷在煤矿生产应用中，因应力传递及集中，巷道压力显现，巷道变形量较大，为后期巷道维护增加工作量。严重影响和制约着煤矿的安全生产。随着煤矿开采深度增加，导致应力更加集中，不仅造成煤炭开采的效率缓慢，还会增加顶板等安全事故出现的可能性。切顶留巷技术的应用使围岩应力环境得到有效改善，其简单的施工工艺，以及应用效果良好，深受煤矿青睐。实现了煤矿的安全高效生产。
1 切顶留巷技术应用原理分析
切顶留巷技术原理是运用恒阻大变形锚索对预留巷道顶板加强支护，在此基础上，根据相关计算得出设计参数，在采空区侧顶板的设计合理位置，确定超前预裂爆破切缝的范围，将岩层覆盖层控制在一定范围内，并合理控制巷道顶板覆盖层的位置，确保两个覆盖层之间切缝结构面的形成。切断其中的应力传递路径，在留巷顶板中对其受力结构状态加以调整，从最初的长臂梁向短臂梁改变，进行工作面的回采和回撤工作。回采回撤完成后，通过岩层来压作用，垮落后进一步形成巷帮。同时采取挡矸护帮支护，进一步封闭采空区形成巷帮，减少漏风量。实现了无煤柱成巷。
2 切顶留巷技术应用工艺流程
21802工作面回撤过程中，切顶留巷施工原理具体如下。根据计算得出施工长度11米，直径为21.5mm的锚索加强支护。强化恒阻锚索在顶板补强中的作用。在锚索支护完成后，要保持超前支护工作面与切缝孔之间的距离，通过双向聚能爆破，使切缝面预裂得以完成。回撤支架后，立即采用U型钢棚、单体支护+砌筑混凝土块加以设置挡矸支护，在巷内强化对顶板临时支护的处理，可以通过架设钢棚、单体液压支护完成。同时在工作面支架回撤后，在顶板自重压力、矿山压力的双重作用下，采空区侧顶板垮落压实形成巷帮。通过采用多点顶板变形量观测仪和十字法观测留巷变形情况，在巷道稳定后，再将回撤通道内设置的加强支护的临时支护逐步回撤，完成留巷工作[1]。
3 切顶留巷技术应用关键技术应用分析
在切顶留巷技术原理基础上，可得出顶板变形将是实现留巷成功的关键控制。因此，通过施工恒阻锚索，使巷道顶板得到补强和加固，顶板保持稳定状态。要想使采空区顶板在预裂垮落的高度内，切落后顺利形成巷帮。应密切关注顶板切缝预裂产生的实际效果。这说明，在切顶留巷技术应用中，支护顶板变形、预裂切缝效果是其中最为重要的核心技术。同时，在使用中，应注意设置挡矸支护，根据切缝侧位置予以确定，挡矸支护的作用在于避免矸石跨落后进入到巷道之中，使成巷效果更加良好。
3.1锚索支护技术
运用切顶留巷技术实现煤矿资源的开采，巷道顶板会受到多种因素的扰动，例如巷道掘进、爆破切缝、各种回采工作等，造成了严重的动压影响。因此传统锚索的使用无法满足现阶段煤矿开采的复杂要求。利用恒阻大变形锚索，通过负泊松效应，使留巷顶板支护得到了较大的阻力，在实现有效补强的基础上，提供了足够的结构变形量，确保顶板围岩始终处于稳定状态。受到扰动作用影响，围岩变形破坏，如锚索恒阻力无法解决，处在恒阻套管之中的恒阻体出现一定程度上的滑移，可对变形能加以吸收，防止当围岩变形较为严重时锚索无法发挥效用甚至断裂的情况。围岩出现变形情况十分严重时，锚索的强力支护作用可使围岩内部应力快速找到新平衡点，有效维持了围岩的平稳度[2]。
青龙煤矿现场锚索支护情况
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3.2双向聚能爆破预裂切缝技术
爆破预裂切缝技术是作为自动成巷的基础工作。基于对岩体抗压特性的认知，设计出双向爆破切缝装置，在爆破完成后，形成两个方向的聚能流，有效促进了应力的集中。在工作面支架回撤前，通过运用预裂爆破技术，在采空区一侧，形成具有定向性质的预裂缝，切断应力传递，顶板自动切落回撤支架后，完成采空区的填充，形成巷帮。使用双向聚能装置开展智能爆破工作，双向拉伸聚能孔壁受到冲击波作用，出现初始裂隙。炮孔、孔壁在爆生气体中得到了静应力场，受到压应力作用的影响，聚能孔有效发挥引导作用，爆生气体与初始裂隙相互作用形成气楔。对拉张作用力加以控制，促进应力集中，使其最终出现切缝结构面。
3.3挡矸支护技术
当巷道处于复用期间时，要想使煤矿开采工作的正常生产需求得到有效满足，就要严格控制留巷宽度。运用切顶留巷技术使采空区的顶板实现了自动切落，但是在此过程中，经常会出现存在矸石掉入到留设巷道之中，不利于煤矿开采工作的进行。因此。可在采空区的边缘部分设置相应的挡矸支护，将矸石阻挡在留设巷道之外，在最大程度上确保后续切顶留巷技术的顺利实施。
青龙煤矿挡矸支护示意图
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现场挡矸支护效果图
结论：综上所述，本文主要通过阐述切顶留巷技术的相关分析，借助顶板定向切缝，实现了应力传递的有效切断，根据矿山所承受的压力，结合岩石碎胀特性，促进其碎石帮的形成。通过对切顶留巷技术的运用，为巷道掘进技术提供了良好的便利，在真正意义上推动了无煤柱开采工作的进行。实现了煤矿的安全高产。
参考文献：
[1]胡梓俊. Z型工作面切顶留巷支护技术应用研究[D].西安科技大学,2019.
[2]王炯,刘雨兴,马新根,蒋骞骞,张正俊.塔山煤矿综采工作面切顶留巷技术[J].煤炭科学技术,2019,47(02):27-34.