七台河矿业公司新立煤矿 黑龙江七台河 154600
摘要：本文对切顶卸压自动成巷技术应用效果进行了分析，该技术为七台河矿业公司全面推广应用做出了贡献。
关键词：切顶卸压 巷道 采后护帮
1.引言
龙煤集团七台河矿业公司新立煤矿采后备一直沿用沿空留巷的管理方法，即沿采空区码煤矸渣石墙，巷道内架U型钢棚子配合锚索支护。随着采深加大，巷道围岩变形严重，U型钢棚子失效，片帮、底鼓，煤矸渣石墙坍塌。预留顺槽不能正常使用，维修量大，严重制约了我矿的安全经济效益。2018年10月，我矿引进切顶卸压自动成巷技术，在一采四阶段右二片93层工作面进行应用。
2.切顶卸压自动成巷技术沿空留巷方法简介
工艺流程是在工作面系统形成以后，巷道内采用恒阻锚索进行支护，支护完成后超前工作面一定距离施工聚能爆破钻孔，并进行双向聚能预裂爆破，在巷道采空区侧形成预裂切缝面，待工作面回采后，及时紧贴爆破预裂线布置密集单体支柱进行巷旁挡矸支护，采空区顶板在自重及矿山压力下，沿切缝面自动垮落形成巷帮，顶板充分垮落压实后，逐步回撤单体支柱，并对垮落形成的巷帮进行喷浆处理，用以隔绝采空区。巷道形成后作为下一工作面的回采巷道使用。
超前工作面一定距离对顶板实施双向聚能预裂爆破，岩体在冲击波、应力波和爆炸气体的共同作用下产生大量裂隙。工作面在回采后，基本顶在预裂位置发生剪切破断，采空区侧基本顶能够沿切顶线及时垮落，减少了侧向悬臂的长度，从而优化了围岩应力与顶板结构，降低了巷帮支护体的附加载荷。
3.切顶卸压成巷应用
新立煤矿一采区四阶段右二片93#层，回采标高为-490.0m至-412.8m，93#层直接顶粉砂岩厚度为0.38米，老顶中粒砂岩厚度为5.23米，煤层平均厚度为2.4米，煤层平均倾角为21°，工作面倾向长度为210米，走向长度为430米。
顶底板岩性：老顶为粉细砂岩互层，厚13.64m，灰色、灰黑色粉细互层，水平层理；中粒砂岩，厚5.23m，灰白色中砂岩，分选性不好；伪顶为粉砂岩，厚0.38m，灰黑色；93#煤厚3米，夹0.6~0.8m矸石；直接底为含粉砂细粒砂岩，厚2.77m，老底为粉砂岩厚2.65m，灰黑色粉砂岩，夹两条煤线。
4.切顶卸压成巷技术
（1）切顶卸压成巷施工核心要素：“切的开、拽的住、放的下、护的住”。切的开即断顶炮把顶板定向预裂；拽的住即横阻锚索与液压支柱支护住顶板；放的下即在待回采后受矿压作用下沿设定方向断裂岩体，使顶板冒落；护的住即工作面回采过后，挡住采空区冒落的岩石。
（2）工艺流程：①打设横阻锚索②施工断顶眼③放断顶炮④采后U型钢支护并码挡风墙⑤打设单体柱⑥采后单体柱回撤
（3）采后留巷施工目标为“一巷四线一面墙”。即一条平巷；断顶眼一条线、横阻锚索一条线、支柱一条线、U型钢支柱一条线；码袋成为一面墙。
4.1 切顶卸压核心工艺
4.1.1 断顶工艺
1.切缝设计采用双向聚能爆破预裂技术，将炸药装在两个设定方向有聚能效应的聚能装置中，炸药起爆后，炮孔围岩在非设定方向上均匀受压，而在设定向上集中受拉，依靠岩石抗压怕拉的特性，使岩石按设定方向拉裂成型，从而实现被爆破体按设定方向张拉断裂成型。
2.该爆破技术施工工艺简单，应用时只需要在预裂线上施工炮孔，采用双向聚能装置装药，并使聚能方向对应于岩体预裂方向。爆轰产物将在两个设定方向上形成聚能流，并产生集中张拉应力，使预裂炮孔沿聚能方向贯穿，形成预裂面。由于钻孔间的岩石是断裂的，爆破炸药单耗将大大下降，同时由于聚能装置对围岩的保护，钻孔周边岩体所受损伤也大大降低，可以达到实现预裂的同时又可以保护巷道顶板。
3.四阶段右二片93层运输顺槽侧采高取3m，煤层倾角20°，考虑到理论计算结果及顶板岩性情况，预裂切缝孔深度设计为8m，孔距0.5m。切缝炮孔角度要符合设计要求，成孔平直度及角度误差要符合聚能爆破标准。
4.双向聚能管采用特制聚能管，特制聚能管外径为42mm，内径为36.5mm，管长1500mm。聚能爆破采用三级煤矿乳化炸药，炸药规格为直径Φ32mm×200mm/卷。
4.1.2 支护工艺
为了保证切顶过程和周期来压期间巷道的稳定性，在对巷道顶板进行预裂切顶前采用恒阻大变形锚索加强支护。共布设2列，切缝侧恒阻锚索排距（沿巷道走向）1500mm，距巷帮500mm，竖直打设，该列恒阻锚索施工时加设W钢带配合勾花网，以提高顶板的整体强度。距切缝侧恒阻锚索1500mm布设第二列恒阻锚索，排距（沿巷道走向）1500mm，竖直打设。考虑到切缝参数及巷道原设计支护方式，恒阻大变形锚索直径取为21.8mm，长度取为10300mm，恒阻器长500mm，外径79mm，最大允许变形量350mm，恒阻值为30±2t，预紧力不小于25t，托盘规格300mm×300mm×16mm，中间扩孔直径100mm±1mm
工作面推进过程中，不同位置巷段受采动影响不同。工作面超前段会受到超前压力的影响。工作面开采后，顶板开采垮落，且从垮落到稳定需要一定的时间，因此距工作面较近的架后区域不仅需要进行顶板支护，还需进行挡矸支护。随着工作面继续推进，当巷道距工作面较远时，顶板运动基本会趋于稳定，此时可将架后临时支护的设备撤掉，只进行挡矸支护即可。根据经验数据，将工作面附近划分为三个区-超前支护区（工作面前方20m），超后临时支护区（架后0m-150m）和成巷稳定区（架后150m之后），不同分区根据需要采取不同的支护措施。
（1）超前支护区（煤壁前方0-20m）
此段巷道位于工作面超前采动影响区，需要超前加强支护。在原支护的基础上，设计靠近切缝侧沿巷道方向打一排单体支柱，间距600mm。
（2）超后临时支护区（架后0-150m）
此段巷道位于工作面超后影响区，受动压影响明显，巷道顶板压力较大，巷旁采用可缩性U型钢+单体液压支柱支护，维护巷帮，顶板。U型钢间距0.65米，单体支柱间上帮打三根一组，每组间距0.65米，下帮打单根支柱，间距1.0。
（3）成巷稳定区（架后150m之后）
此段巷道受采动影响很小，顶板下沉量及单体支柱的压力变化很小，可认为该区域已趋于稳定状态，可将临时支护单体撤掉三排，只保留靠近U型钢一排单体柱及U型钢进行挡矸。
为防止单体柱扎入底板，支护强度减弱，现将支柱底穿铁鞋，顶带横梁。
4.1.3 采后护帮工艺
1.可缩性U型钢柔性护帮
可缩性U型钢柔性护帮技术，能随着顶底板的移近进行收缩，适应围岩变形，能与围岩达到耦合状态，起到良好的护帮挡矸效果。U型钢底端采用横梁护底并挖柱窝，防止底部外移和下沉。
U型钢不能起到支护作用，需每天用铁锤打一遍U型钢的夹子，减少U型钢支撑力，让U型钢更好的卸压防止U型钢变形。
2.石墙码放
（1）护帮钢网：压茬口200毫米，压茬口必须在U型钢处。
（2）袋墙：改进为端头齐，端头位置在U型钢处，中间错茬码放；下部双层袋，中上部单层袋，为采后顶板垮落预留空间。
5.结论
通过顶板预裂卸压技术的应用，减小了顶板侧向悬臂长度，放顶后碎涨的矸石较好的支撑了上位岩层，降低了巷帮支护体系的载荷。现工作面已回采完毕。采后留巷430米，采后U型钢580架。顶、底板平均移近量为300mm，两侧帮壁平均移近量在200mm。采后顶板大部分沿定向预裂切顶缝以大块体切落成巷，成巷断面良好，留巷顶板完整。为七台河矿业公司全面推广应用做出了贡献。
作者简介：温涛，男，汉族，1987年11月11日出生，本科学历，籍贯：黑龙江省北安市二井镇建立村。