定向预裂切顶沿空掘巷技术应用研究
浅谈顶板预裂爆破切顶卸压在沿空留巷技术中的应用
浅谈顶板预裂爆破切顶卸压在沿空留巷技术中的应用摘要：作为无煤柱护巷的一种主要方式，沿空留巷技术对于提高煤炭回收率、消除隅角瓦斯积聚、降低煤矿开掘率，乃至对消除保护煤柱引起的井下灾害都有明显的效果。
通过分析国内外沿空留巷技术和巷内、巷旁支护形式及其理论研究现状，指出了我矿沿空留巷目前所存在的顶板坚硬不易垮落造成巷道矿压显象大的主要问题。
针对这一问题，本文对我矿2205采煤工作面运料巷沿空留巷在顶板预裂爆破切顶卸压及其支护技术方面进行了研究，提出了沿空留巷矿压控制方法，并以我矿2205工作面运料巷为例，介绍了沿空留巷技术在实践中的应用。
关键词：沿空留巷；预裂爆破；切顶卸压；支护设计1.工程背景孙庄采矿有限公司矿井瓦斯绝对涌出量为0.189 m3/min，相对涌出量为3.279 m3/t，二氧化碳绝对涌出量为0.284m3/min，相对涌出量为4.927 m3/t。
该矿井属低瓦斯矿井。
为低瓦斯矿井。
该矿2号煤煤尘有爆炸危险，爆炸指数为12.5%，煤层无自燃倾向性，为不自燃煤层。
2205工作面开采煤层为2#煤，层位稳定。
原煤层厚度为1.8m~2.2m，结构简单，煤质优良，走向SE，倾向SW，倾角7°~21°，平均倾角14°。
煤层直接顶板为3.5m左右的粉砂岩，黑色，含植物化石和黄铁矿，直接顶板完整且较坚硬，放炮后难以随顶板垮落，间接顶板为6m左右的中粒砂岩，灰黑色，含砂较多。
直接底板为6m左右的泥岩。
该工作面采用走向长壁采煤法，缓慢下沉法管理顶板，炮采工艺，一第1页次采全高。
图1-1 2205工作面顶底板岩层柱状图工作面情况见图1-2。
图1-2 2205工作面回采巷道布置平面图2.双向聚能顶板预裂爆破2.1 双向聚能爆破技术原理双向聚能拉张成型爆破与其它控制爆破最大的区别是：借助双向聚能装置实现设定断裂方向产生应力集中，利用该应力断裂岩体。
而要使双向聚能装置达到聚能抗拉的效果，一方面，要求聚能装置具有一定的强度，以减少爆轰产物对预留围岩的损伤；另一方面，要求聚能管强度不能过大，以减少作用于聚能装置上的能量消耗和减少装置成本。
沿空掘巷支护技术研究与应用
煤 线 砂 质泥 岩 细 砂岩 粉 砂岩
５４ ：ｎ
１ ４ ． ５ ２ ４ ２ ６ ２ ５
＝４ ５ ａｍ ｒ
．
０ ． ４ ９ ３ ． ４ ４ ３ ６ ５ ５
１ ０ ． ３ ９ ２ ４ ． ７ ９ ７ ０ ６ ０ ． ０ ５
１ ２ ． ５ ． ７ ６
６ ５ ｘ ２ ． ５ ＝ 。 ６
．
ｍ
因 为 ～（ ‘ 故 第 ３层 不 是承 载 层
２ ． ５ ６ １ ５ １ ５
２ ０ ３ ０ ３ ５ ３ ５
层所能承 受的最大均布 载荷 ：
因 一（ 。 故 第 １层 不
第 ４层所释放 的形变压力：
… ＝０ ， １ ５ ４ 一
是承 载层
同理计算第 ２层，第 ２层所能承受的最大均布载荷：
【 关键词 】 孤 岛面 ； 岩 空掘巷 ；巷道 支护
１ 工 作 面 概 况
某矿 ８ ＃ 煤北一采 区 ７ ２ ３ ８孤 岛面工作面南北侧分别为 ７ ２ ４ ８（ ｗ ） 面采空区和 １ ７ ２ ２ ８面采空 区，轨顺沿 空掘巷保 护煤柱 ７ ｍ 。８煤属于 半暗 、半光亮型 ，煤厚介于 ２ ． ５ ４ ． ０ ｍ之 间，平均厚度为 ３ ． ０ ｍ ， 煤层倾角 ２ ０ 。 ５ Ｏ 。，平均 ３ ０ 。，且倾角浅部稍缓于深部 ， ８煤 顶板多为灰黑色泥岩 砂质泥岩，局部区域直接顶为灰 白色细砂岩， 老顶为中粒砂岩 。在初期 的掘进过程 中矿压 显现明显，巷道变形量 大，两帮移近量尤为明显 ，两帮移近最大为 ２ ９ ０ ｍ ｍ ／ ｄ ，稳定时两帮 累计移近量达 １ ． ０～ １ ． １ ｍ ，顶底板移近量在 ０ ． ７ ｍ左右 。为满足 安全生产需要和避 免再 次出现 ７ ２ １ ８ 工作面轨顺沿空掘巷因压力大 变形显著造成边掘边刷 的被动局面， 决定在 ７ ２ ３ ８轨顺引入强力锚杆 支护 。 ２ 沿空巷道支护技术难点 分析 根据 ７ ２ ３ ８轨顺采矿地质 条件分析 ，在 ７ ２ ３ ８轨顺采用锚梁网支 护 主 要存 在 以下 技 术 困 难 ： （ ｉ ）巷道顶板岩性相变较大，巷道外段为复合顶板 ，其中巷道 中部区域 伪顶厚度达 ２ ｍ以上，而这种泥 岩伪顶极易离层 冒落；
“切顶护巷”技术在回采工作面及沿空掘巷中的应用
Mineral Technology408《华东科技》“切顶护巷”技术在回采工作面及沿空掘巷中的应用陈 坤（中煤新集刘庄矿业，安徽 淮南 236000）摘要：煤矿回采工作面推进过程中，不同位置巷道受采动影响不同。
工作面超前段会受到超前压力的影响；工作面开采后，顶板开始垮落，且从垮落到稳定需要一定的时间，在此期间，附近沿空掘巷巷道将会受到断裂拉扯、垮落冲击等动压影响，从而给周边巷道顶板管理带来了极大的难度。
关键词：掘进加强支护；切顶卸压；煤柱加固；单元支架临时支护；放炮1 工程概况 以刘庄煤矿131304工作面为例，简单介绍切顶护巷技术在实际中的应用，131304工作面位于1313东采区。
该工作面西接1313东采区集中上山，东至迪沟安置区保护煤柱、临近矿井东边界F5断层，南为设计131306工作面，北近131302工作面采空区。
2 具体施工方法 切顶巷道：131304胶带顺槽，需保护巷道：131306轨道顺槽。
切顶位置：131306切眼东帮对应131304胶带顺槽的位置向东20m （即J25向东40.4m）至131304工作面停采线。
护巷方案：采用“掘进加强支护+切顶卸压+煤柱加固+单元支架临时支护”的总体方案。
掘进加强支护指在131306轨道顺槽掘进时对煤柱两侧巷道顶板和回采帮一次支护到位；切顶卸压指对131304胶带顺槽进行切顶卸压；煤柱加固指采用单向让压锚索或对穿让压锚索或注浆对煤柱进行加固；单元支架临时支护则指对131306轨道顺槽采用单元支架进行临时支护，单轨吊进行打运。
工作面推进过程中，不同位置巷道受采动影响不同。
工作面超前段会受到超前压力的影响；工作面开采后，顶板开始垮落，且从垮落到稳定需要一定的时间，在此期间，巷道将会受到断裂拉扯、垮落冲击等动压影响。
考虑到矿井实际情况，切顶段临时支护采用单体托棚+喷（注）浆+锚索的联合支护形式。
为了保护顶板锚索锚杆，应在单体托棚上垫圆木。
当131304工作面回采至131306切眼对应位置20m 距离时，131304胶带顺槽下帮超前工作面100m 距离进行切顶卸压护巷施工。
煤矿定向切顶卸压沿空留巷施工技术分析研究
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｕ ｔ ｔ ｏ ｐ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕｒ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ｅ ｆ
ｍｉ ｌ ｌ ｅ ｌ ｈ ｒ （ Ｉ ｌ 】 ｇ ｌ １ ｔ ｈ ｅ ｉ ｅ （ ！ ｈ ｎ ｉ （ ・ ａ ｌ ｒ ｆ 】 Ｓ ｅ ｌ ｔ ｌ ’ （ ‘ ｈ ａ ｒ 】 （ １ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｍｉ ｔ ｅ （ ’ ｉ ｔ ， Ⅲｏ ｔ ’ ｆ ・ （ １ ｛ Ｉ １ ｐ ｉ ｌ ｈ ｕ ’ ａ ｆ ｅ （ ・ ｔ ｅ ｄ １ ］ ｙ ｎ ｉ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｉ ｍｌ Ｉ ｉ ｆ ｉ ｉ ｌ ， Ｉ Ｉ ’ Ｐ ｈ ｉ ｔ ｈ ｉ ｓ ｌ Ｉ ｝ ｌ Ｉ ＿ ｌ ｅ ！ ． ｆ ｝ １ Ｐ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ㈤ｎ （ 。 ｅ ｔ ｌ ｔ ｌ ‘ ａ ｌ ｉ ｅ ｎ ｉ ｎ¨ｍｌ ｐ ｉ ｌ ｌ ｛ ｌ ｌ ’ ｉ ｓ ｉ ＇ ｅ ｌ ｔ ｕ ， 。 ｆ １ ｈ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｒ ｌ ｉ Ｉ Ｐ （ ｑ ｉ ｏ ｌ ｉ ａ ｌ （ １ １ １ １ ｌ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ｐ ｕ ｎ ｈ ＞ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ 。 ｝ ｌ ｎ ｉ ｆ ｌ １ １ Ｐ ， ａ ｒ ｉ ｄⅢＩ ｏ ｌ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ『 ｈ Ｐ… ’ ｈ ｉ ｌ Ｉ １ ｌ 【 ｌ ｇ ｙ Ｉ 】 ｆ Ｉ 】 一 ｌ ｅ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ
兰矿应 用后取 得 了显 著的 效果 、 关键 词 综 采工 作面 ； 定向切 顶卸 压 ； 沿空 留巷 ； 应 用实践
中图分 类 号 ： ． ｒ Ｉ ） ３ ２ ２ ． ５
沿空掘进关键技术研究与应用
沿空掘进关键技术研究与应用摘要：本文通过分析煤矿沿空掘巷的主要关键点，并结合工程实例分析了沿空掘巷工艺应用实践，在加速巷道掘进,降低新掘巷道的投入成本,提高生产效率,实现矿井的安全高效生产方面起到直接作用。
通过对该技术在实际应用中的各项经济指标分析,可更清晰地反映出沿空掘巷技术在生产过程中的优势。
关键词：沿空掘巷；降低投入成本；提高生产效率；实现矿井的安全高效生产在本文中，主要以叙永一矿煤业有限公司1599机、风巷沿空掘进工艺应用情况进行分析。
留小煤柱的目的是将巷道与采空区隔离，防止采空区的水与有害气体串入巷道，危及安全生产，但煤柱宽度对巷道的维护状况起决定作用，若煤柱过小，由于靠采空侧的煤柱受支承力的影响已呈塑形，容易失稳，片帮严重，若煤柱过大，则回采巷道布置在压力增高区内，将使巷道压力大，支护困难完全沿采空区边缘或仅留很窄煤柱掘进巷道。
具体说，就是把巷道布置在位于靠煤柱一侧的低应力场，便于巷道维护，减少变形量。
其关键是严格控制煤柱宽度。
1 .煤柱留设理论计算沿空掘进巷道布置位置图1-采空区；2-小煤柱沿空掘巷；3-外应力集中的煤柱掘巷；4-原始应力区的大煤柱掘巷。
根据沿空掘巷煤柱保持稳定的力学条件分析可知，当煤柱收到挤压时，煤柱两侧会产生一定程度的塑性变形，而煤柱中间会形成一定范围的弹性核区。
为保证煤柱的稳定性，此弹性核区范围不小于2倍煤柱的宽度，由此可以得到煤柱最小为：B≥2mc+X1+X2式中：B为煤柱宽度，m；mc为煤层厚度，1m；X1护巷煤柱一侧巷道在护煤柱中产生的塑性区宽度，m；X2为工作面采空区在护巷煤柱中产生的塑性区宽度，m。
结合叙永一矿煤层顶板情况，C19煤层为砂质泥岩，工作面回采过程中，随采随垮；加之1597工作面于2014年回采结束至今7年之久；该工作面受周围采动及自身矿压影响，判定已垮冒充填完整；通过采煤工作面裂隙带高度验算是否大于上述煤柱计算宽度。
H1=M/((K-1)*α-cos) H2=2*H1*m式中：H1为冒落带高度，H2为裂隙带高度，M为煤层开采厚度，取1.5m；K 岩石松散系数，砂纸泥岩取值1.8；α为煤层倾角，1597工作面取15°，导入公式计算，H1=1.94m，H2=5.82m，即1597工作面开采结束后，其冒落带高度为1.94m，裂隙带高度为5.82m。
超前预裂坚硬顶板爆破技术在沿空留巷中的应用
超前预裂坚硬顶板爆破技术在沿空留巷中的应用姓名[邯郸市孙庄采矿有限公司，河北邯郸，邮编]摘要:XX矿以超前预裂坚硬顶板聚能爆破的不同破岩理论为依据，计算了聚能爆破参数。
通过与试验效果和爆破经验公式的计算对比，可以确定出合理的聚能爆破参数。
关键字：超前预裂坚硬顶板聚能爆破爆破参数----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1超前预裂坚硬顶板爆破技术简介及原理采用双向聚能拉张成型爆破对坚硬顶板采用超前预裂技术，当回采工作面推过后，采空区顶板沿留巷侧能够充分垮落，这就大大缩短了沿空巷道上覆的坚硬顶板在采空区侧的悬臂长度，通过改变巷道围岩受力状况来使围岩受力重新分布，从而只采用巷内支护形式，取消了巷旁充填，来保证沿空留巷的支护成功。
超前预裂坚硬顶板聚能拉伸成型爆破是一种新的控制爆破技术,它是在常规爆破基础上发展起来的。
首先，将药包放入在2个设定方向(本试验为180°)有聚能效应的聚能装置。
随后炸药起爆后,装药结构的不耦合状态与爆轰气体准静应力共同作用,使炮孔围岩在非设定方向上均匀受压,而在设定方向集中受拉,这样使爆破体就能按照设定方向定向爆破，从而形成较为光滑的控制爆破面,实现周边精确聚能控制爆破。
2超前预裂坚硬顶板双向聚能模型及力学过程分析超前预裂坚硬顶板双向聚能爆破的过程中,双向聚能装置有3个重要力学作用:1)在双向聚能爆破的过程中,此时岩体局部集中受压;2)在设定方向上，炮孔围岩在设定方向上处于集中受拉状态。
而在非设定方向上，炮孔围岩整体将均匀受压。
所以满足这样的双向聚能装置必须有一定的强度;3)炮孔围岩在XOZ 平面拉张力作用。
如图1中XOZ平面聚能拉张模型所示，孔间岩体是受拉力作用。
拉应力处于垂直预裂隙发育方向,正是充分利用了岩石“抗压不抗拉”的特性,导致岩石沿设定方向进一步拉裂。
煤矿定向切顶卸压沿空留巷施工技术分析研究
煤矿定向切顶卸压沿空留巷施工技术分析研究刘福平【摘要】综采工作面在回采过程中由于受邻近采空区回采压力影响,致使工作面顺槽与相邻工作面采空区之间为区段保护煤柱发生变形、坍塌等现象,不仅加大了巷道维护难度、维护成本,而且严重影响综采工作面回采效率,甚至发生煤矿重大安全事故,针对这种技术难题屯兰矿通过技术研究分析了保护煤柱受采动影响破坏机理,提出了采用定向切顶卸压技术减小煤柱内的应力集中现象,以及采用沿空留巷技术实现无煤柱开采,提高瓦斯排放效率,实践证明定向切顶卸压及沿空留巷施工技术在屯兰矿应用后取得了显著的效果.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】3页(P94-95,98)【关键词】综采工作面;定向切顶卸压;沿空留巷;应用实践【作者】刘福平【作者单位】西山煤电集团屯兰矿, 山西太原 030206【正文语种】中文【中图分类】TD322.5西山煤电集团屯兰煤矿2号煤层瓦斯涌出量大，综采工作面在回采过程中经常出现上隅角瓦斯超限现象，严重影响综采工作面安全生产，传统的“U”型通风方式无法满足实际生产需要，对此屯兰矿提出了沿空留巷的Y型通风方式解决上隅角瓦斯超限问题，如图1所示。
但由于2号煤层埋藏较深（盖山厚度400m左右），工作面顺槽巷道及相邻工作面的准备巷道在采动影响下变形量较大，给沿空留巷及相邻巷道维护带来了巨大的困难，每年要投入几百万甚至上千万的巷道维修费用。
屯兰矿的工作面顺槽与相邻工作面采空区之间为区段保护煤柱往往留设30m以上，但经过现场观测发现，顺槽在遇到采动影响时，邻近工作面开采时侧向支承压力和现采工作面超前支承压力在区段保护煤柱上方及其周围出现叠加引起应力集中，从而使得区段保护煤柱及其顺槽巷发生变形、帮鼓、底鼓等现象，加到巷道维护难度。
（1）以往国内也有些矿井研究并实现了小煤柱甚至是无煤柱开采，但多存在巷道围岩应力高、巷道变形量大、巷道使用时维护成本过大，留设的小煤柱完全压酥变形、充填法实现无煤柱则充填体鼓胀变形，甚至需要重新在煤帮刷扩，巷道维护成本甚至超越了新掘巷道，究其根源是顶板压力没有得到释放，造成巷道变形量大，而普通爆破手段的卸压由于其方向不可控制，甚至可能对巷道造成毁坏，通过研究实验此用定向聚能爆破进行切顶卸压。
深孔聚能顶板预裂爆破沿空留巷技术研究及实验应用
2018年26期研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application深孔聚能顶板预裂爆破沿空留巷技术研究及实验应用刘雨涛1，李燕平1，张开加2，郭怀广2（1.贵州能发高山矿业有限公司，贵州毕节551500；2.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁沈阳110016）高山煤矿属于煤与瓦斯突出矿井，主采的9号煤层具有煤与瓦斯突出危险性。
为治理矿井瓦斯，在掘进机回采前需采取穿层或顺层钻孔预抽煤层瓦斯。
采掘前的瓦斯治理工作需要较长时间，导致采掘接替十分紧张。
为缓解该情况，目前矿井较多采用沿空掘巷技术，以减少瓦斯治理所需时间，该技术在缩短瓦斯治理时间上起到一定作用，但也带来了一些新的问题：小煤柱留设宽带一般为5m ，在工作面回采过程中小煤柱一侧巷道变形严重，支护、维修存在较大困难；小煤柱在多次集中应力的影响下，而小煤柱另一侧为采空区，煤层原始赋存状态被破坏，容易导致漏风，采空区瓦斯在风压作用下被带入巷道及工作面；高山煤矿9号煤层自然发货期较短，小煤柱在多次集中应力的影响下，煤层原始赋存状态被破坏，不利于矿井火灾防治[1][2]。
为进一步缩短回采前的巷道准备及瓦斯治理时间，矿井拟采用沿空留巷技术。
采用沿空留巷技术可以减少一条回采巷道的掘进工程量，但是，传统沿空留巷技术依然存在支护困难及临近工作面采空区漏风情况[3]。
为解决上述问题，提出“深孔聚能顶板预裂爆破”沿空留巷技术，并在高山煤矿1902工作面进行实践应用。
1深孔聚能顶板预裂爆破深孔聚能预裂爆破顶板沿空留巷是通过聚能预裂爆破后的预裂面改变了沿空留巷巷道上覆悬伸顶板岩体的结构，引起岩层移动规律发生相应的改变。
在采面顶板周期来压作用下，悬伸岩层在上覆压力挤压下沿预裂面切落（垮落），极大消散了沿空留巷巷道围岩的应力集中程度，应力集中向围岩深部转移，改善了沿空留巷巷道的围岩应力环境，减小了巷内支护的受力及巷旁支护的阻力和应力集中程度，最终提高沿空留巷巷道稳定性[4][5]。
百矿集团东怀煤矿采用预裂爆破切顶沿空留巷技术显实效
改 革 模 式 、组 织 和 技 术 创 新 水 平 、竞 ／ ｆ ｝
、人
员 结 构 等 诸 多 因 素 不 尽 相 同 ， 使 得 知 Ｉ 员 ｌ 的
激 励不 ¨ 丁创 造 Ｌ Ｈ统 一 的 模 式 以 激 励 方 式 仪 足 百 矿 集 团 的 一 个 浓 缩 ，在 激 励 的 取 点 上 ， 他
识 型 员 Ｔ 所 追 求 的 是 对 自身 价 值 的 证 叫 ，通 过 理
念 和 价 值 观 来 吸 引 并 留 住 员 上 ， 才‘ 是 管 理 科１ 激 助 知 识 型 员 Ｔ 的 最 佳 方 式 。 企 业 心 陔 ‘ 先 造 、
的 人 力 资 源 ，他 们 价 值 高 、极 稀 缺 、贡 献 大 ， 关系 着企业 的生 死存 Ｔ ’ ： ， 是 现 代 企 业 争 夺 的 对 象 。 百 矿 集 团 在 没 有 转 型 改 革 前 采 取 的 传 统 薪 酬 管 理 ， 存 在 的 种 种 弊 端 是 造 成 核 心 人 才 流 失 的 重 要 原 冈 ， 应 该 建 立 具 仃 竞 争 性 、公 平 性 、 适 应
领 导 者 应 该 积 极 地 将 外 部 环 境 的 变 化 引 入 到 内 部 来 ，使 员 ｌ 和 下 属 产 生 危 机 感 。 百 矿 集 团 的 企 业
义 化 中 其 中 有 一 条 就 是 一要 有 忧 患 意 识 ” ， 这 种
的情 况 下 规 范 职工 福 利 发放 方 式 和 方 法 ，规 ｛ ｌ 当 地 制 定 战 略 Ｌ ｊ 标 ．给 知 ｉ ＿ ｊ ＝ ｛
型员 ｌ 勾 勒 一 幅 美 好 的 蓝 图 。 所 以 ， 璎 有 针 对 性 Ｉ 地 满 足 知 识 型 员工 的 内在 需 要 ，从 ｌ 激 发 Ｔ
预裂爆破切顶卸压沿空留巷关键参数研究
预裂爆破切顶卸压沿空留巷关键参数研究刘文伟（山西新元煤炭有限责任公司，山西晋中030600）摘要：以18506工作面为工程背景，开展切顶卸压沿空留巷技术研究。
结合顶板岩性，充分利用顶板易垮落的特点，通过理论分析与数值模拟计算确定了合理的切顶高度和角度及爆破间距。
在实施切顶前，采用恒阻大变形锚索加强顶板支护。
之后采用聚能爆破管及三级乳化炸药进行定向致裂顶板。
经过后续的现场监测，发现现场试验阶段留巷取得成功。
该项研究进一步完善了沿空留巷技术理论，同时对类似地质条件下的工程应用也有一定参考借鉴意义关键词：巷道切顶；沿空留巷；无煤柱开采；预裂切缝中图分类号：TD353；TD823文献标志码：A文章编号：1009-0797（2020）03-0183-04 Research on Key Parameters of Retaining and Retaining Along Goaf in18506Transportation LaneLIU Wenwei（Shanxi Xinyuan Coal Co.,Ltd.,Jinzhong030600,China）Abstract:Taking the18506working face of Mine as the engineering background,the research on the technology of cutting the roof and removing the pressure along the goaf is carried bining with the lithology of the roof and making full use of the characteristics of the roof's easy fall,a reasonable cutting height and angle and blasting interval were determined through theoretical analysis and numerical simulation calculation.Before the top-cutting is carried out,the constant-resistance large-deformation anchor cable is used to strengthen the roof support.Then,a concentrated energy blasting tube and a three-stage emulsified explosive were used to perform the directional cracking roof.After follow-up on-site monitoring,it was found that the lane retention was successful during the field test.This research further improves the technical theory of retaining roads along goafs,and also has certain reference significance for engineering applications under similar geological conditions.Key words：roadway roof cutting;roadway retaining along goaf;no coal pillar mining;pre-splitting and cutting1工程概述18506工作面走向长1302m，倾斜长251m。
预裂爆破技术在切顶卸压沿空留巷的应用研究
210随着，矿井采掘深度的不断延伸，开采正逐步由埋藏较浅的煤层向地应力集中的煤层推进。
在进行深部煤层开采过程中，覆岩除了承担比浅部煤层更高的自重应力外，其初始应力也有了较大幅度的增大，复杂的地应力对巷道围岩稳定性造成影响。
同时采掘扰动使得围岩中应力平衡状态被打破，应力重新分布导致在巷道形成应力集中现象，应力集中过大时巷道发生失稳问题，因此对深部巷道稳定性进行研究十分重要。
本文以荆宝矿30301工作面为工程背景，对深部巷道卸压爆破技术进行分析，对爆破作用下的围岩变形及能量分别进行研究。
1 矿井概况荆宝矿位于位于长治市襄垣县古韩镇后庄村，设计生产能力120万t/a，30301工作面现主要开采3#煤层。
随着开采活动向着深部发展，地下工程受到的地应力不断提高，开挖使得应力集中突出，此时巷道产生变形，一旦变形超过围岩支护承载上限值后，巷道发生失稳破坏。
目前来说常见的破坏失稳可分为如下五种类型：巷道局部出现落石失稳破坏；围岩受到拉裂折断破坏；剪切复合破坏形式；岩爆破坏失稳；潮解膨胀破坏。
深部巷道爆破卸压技术主要是通过岩层爆破，切断力的传递，从而消除巷道应力集中现象，维护巷道稳定性的一种方法。
对深部巷道围岩爆破卸压进行技术进行数值模拟研究，首先要建立模型。
2 数值模型构建以荆宝矿30301工作面为工程背景，采用ANSYS有限元软件对模型进行建立，建立模型的尺寸长×宽×高为12.1m×1.5m×23.5m，巷道的断面形式为马蹄形，巷道断面尺寸设定为4.2m×3.5m。
对模型进行网格划分，在进行网格划分时充分考虑计算时间及计算精度，在巷道范围1m范围内进行网格的细划分，在距离巷道较远的位置进行模型粗划分，完成模型划分后共计434790个单元和456475个节点。
对模型进行约束条件划分，在模型的左右及下端部施加固定约束，限制其X、Y、Z方向的位置，巷道设定为自由边界。
顶板定向预裂切缝技术研究与应用
顶板定向预裂切缝技术研究与应用山西孝义邮编：032300摘要：本文对顶板定向预裂切缝技术进行了研究与应用分析。
首先介绍了该技术领域常用的方法，并对它们的原理和特点进行了阐述。
然后从经济实用的角度出发，选择了两种最具经济实用性的方法进行探讨，并对其进行了必要的说明。
进而，列举了实践应用案例，分析了该技术在煤矿顶板定向预裂切缝的应用，以验证所选方法的实际效果。
最后，对经济实用方法进行总结和评价，并展望了顶板定向预裂切缝技术的未来发展。
关键词：顶板定向预裂切缝技术；经济实用方法；原理；应用案例一、引言近年来，地下矿山和工程项目的安全问题愈发引起关注。
顶板冒（坍）落是一种常见的地下工程灾害，对人员和设备造成严重的威胁。
为了减少顶板冒（坍）落风险，提高地下工程的安全性和稳定性，顶板定向预裂切缝技术应运而生。
通过本研究，为矿山和工程项目提供指导性建议，帮助相关工程师和技术人员选择适合于本单位自身实际的顶板定向预裂切缝方法，提高地下工程的安全性和经济效率。
同时，对该技术的研究和应用也具有重要的理论和实践价值。
本文将立足于深入探讨经济实用的方法，并通过实践案例的分析来验证其实际效果，以期推动顶板定向预裂切缝技术的应用和发展。
二、顶板定向预裂切缝技术领域常用的方法在顶板定向预裂切缝技术领域，有几种常用的方法来改善地下顶板的稳定性。
以下将介绍其中三种常用方法及其原理和特点。
（一）钻孔爆破法钻孔爆破法是一种常见的顶板定向预裂切缝方法。
其原理是通过在地下顶板钻孔并注入爆破药物，然后引爆药物产生爆炸力，使顶板产生裂缝。
爆破时控制爆破药物的种类、数量和孔隙排列方式，以控制裂缝的位置和方向。
该方法的特点是简单易行，技术要求相对较低，根据具体情况进行灵活调整。
钻孔爆破法能够快速切割地下顶板，释放地下应力，减少顶板失稳的风险。
此外，为了提高预裂切缝效果，还可根据矿井实际顶板岩性特征通过优化预裂切缝技术方案，选择适合于矿井的爆破方法和爆破数量等相关爆破参数。
211004417_深孔预裂爆破切顶卸压沿空留巷技术的应用
255为保证巷道稳定性，许多煤矿采用增大护巷煤柱的方法进行支护，这使得煤炭资源浪费较为严重，为了解决坚硬顶板问题，众多学者对其进行治理研究，目前针对坚硬顶板问题主要的治理措施有：爆破切顶卸压、水力切顶卸压、静力切顶卸压，每种切顶卸压方法具有各自的优势，爆破切顶卸压作为最为常见的卸压方式，其具备操作简单、施工方便的优点，但普通爆破过程中，爆炸能量向四周扩散，爆轰压力均匀施加于炮孔壁，使得大部分能量直接作用于破碎岩体，造成破碎区范围深度浅、范围广的现象，未能达到理想效果[1]。
因此本文以镇城底矿22208工作面为工程背景，基于传统爆破采用聚能爆破切顶卸压，有效解决了传统爆破卸压存在的不足，为矿井坚硬顶板问题的解决提供参考。
1 矿井概况西山镇城底矿位于古交矿区西部，井田面积23.8km 2，资源储量2.3亿吨，设计生产能力190万t/a。
22208工作面四周为未开采煤层，工作面的走向长度为320m，主采煤层为山西组2#煤层，煤层厚度为2.47m-3.8m，煤层平均厚度为3.5m，煤层的平均倾角为4.5°，煤层整体较为稳定。
工作面埋深较浅，整体岩性较为坚硬，顶板管理难度较大，为了保障工作面的安全开采，需要对工作面顶板进行治理，在经过充分考虑后选定采用聚能爆破切顶卸压技术。
2 聚能爆破切顶卸压及数值模拟聚能爆破是指在传统爆破的基础上，按照人为设定使得爆破能量沿着指定方向流通，在顶板位置形成聚能流，将聚能流集中在预先设定的方向上，此时聚能爆破能源传播则会具备传统爆破不具备的定向性，有效的减小了粉碎区的半径，使得顶板沿着指定方向进一步发育，有效增加裂隙发育区，实现顶板定向断裂，达到切顶卸压的目的。
为了实现聚能爆破效果的最佳化，对聚能爆破的参数进行优化研究。
对聚能爆破切顶卸压参数进行研究，根据前人研究可知，炸药爆破产生的冲击波和爆轰气体共同作用于岩石。
在外力的作用下，此时岩石岩石裂纹发育、扩展。
而冲击波在岩体裂隙扩展过程中起到促进裂隙发育的作用。
沿空留巷切顶加固及预裂爆破技术研究
30 /矿业装备 MINING EQUIPMENT□ 刘刚 汾西矿业集团曙光煤矿 山西孝义 0323001 工程概况1226综采工作面基本处于一个完整的褶曲构造，即向斜－背斜，工作面周边无开采情况，但根据三维地震勘探资料分析，预计工作面130 m 处会揭露一条煤层跳下的落差0～3 m 的正断层；工作面460 m 处会揭露一条煤层跳上的落差为0～4 m 的正断层；根据相邻1222工作面实际揭露情况分析，该段属于构造发育区域，煤层受断层及褶曲影响严重，工作面回采过程中应加强关注。
2 沿空留巷切顶加固技术分析1226工作面采用单一中厚煤层一次采全高走向长壁后退式采煤法，材巷、工作面采用全部垮落法控制顶板，运巷采用沿空留巷管理巷道顶板，采煤工艺为综合机械化采煤。
因此对沿空留巷切顶板进行加固就显得极为有必要，具体加固技术如下所示。
（1）巷道支护和挡矸支护。
根据以往现场监测数据，将工作面附近划分为三个区：超前支护区（工作面前方30 m），架后临时支护区（架后0～200 m）和成巷稳定区（架后200 m 之后），不同分区根据需要采取不同的支护措施。
首先是针对超前支护区（煤壁前方0～30 m）。
此段巷道位于工作面超前采动影响区，需超前加强支护。
结合工作面现有条件，采用单体液压支柱配π型梁进行超前支护，运巷采用一梁三柱走向棚架设，帮顶背严背实，支护距离不少于30 m。
超前支护以外巷道的支护出现变形时应及时补打锚索进行加强支护或补加π梁棚处理，单体柱损坏时要及时更换。
其次是针对架后临时支护区（架后0～200 m）。
通过分析国内外沿空留巷切顶加固及预裂爆破技术的理论研究现状。
针对山西汾西矿业集团曙光煤矿的1226综采工作面进行分析和论述。
此段巷道位于工作面超后影响区，采空区顶板岩石垮落会对巷道顶板产生一定的摩擦作用，巷道受动压影响明显，顶板压力较大。
因此，为了保证临时支护区的作用充分发挥，必须要做好巷道的各项基础保护工作，降低顶板压力。
古汉山矿定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷技术
㊀第４６卷第１０期煤炭科学技术Ｖｏｌ ４６㊀Ｎｏ １０㊀㊀２０１８年１０月ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ㊀Ｏｃｔ.２０１８㊀古汉山矿定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀王永安１ꎬ任智敏２(１.山西能源学院ꎬ山西晋中㊀０３００６０ꎻ２.山西煤炭职业技术学院ꎬ山西太原㊀０３００３１)摘㊀要:为消除开采形成的 弧形三角顶板 对沿空留巷造成的不利影响ꎬ根据古汉山煤矿１７０２１工作面地质开采条件ꎬ基于切顶卸压沿空留巷技术原理ꎬ提出 超前加强支护＋定向预裂爆破切顶＋留巷补强支护 的新型切顶卸压沿空留巷技术工艺ꎬ并制定了针对工作面运输巷切顶卸压沿空留巷的实施方案ꎬ确定了煤层顶板深孔定向切缝爆破参数㊁超前巷及留巷支护形式与参数ꎬ并通过矿压观测ꎬ对成巷效果进行了评价ꎮ研究结果表明:采用该留巷新工艺ꎬ巷顶板支护完整㊁平均下沉量２４８ｍｍꎬ两帮平均移近量３５０ｍｍꎬ巷支护体平均支护压力３７ＭＰａꎬ达到沿空留巷的使用要求ꎮ关键词:沿空留巷ꎻ切顶卸压ꎻ定向切缝爆破ꎻ成巷效果中图分类号:ＴＤ３２２.３㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:０２５３－２３３６(２０１８)１０－０１３０－０６Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｂｙｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ－ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｃｒａｃｋｂｌａｓｔｉｎｇｉｎｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｒｅｔａｉｎｉｎｇｉｎＧｕｈａｎｓｈａｎＭｉｎｅＷＡＮＧＹｏｎｇａｎ１ꎬＲＥＮＺｈｉｍｉｎ２(１.ＳｈａｎｘｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｅｒｇｙꎬＪｉｎｚｈｏｎｇ㊀０３００６０ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｈａｎｘｉＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＴａｉｙｕａｎ㊀０３００３１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｒｃｈｉｎｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎｄｕｒｉｎｇｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｕｓｕａｌｌｙｈａｓａｎａｄｖｅｒｓｅｅｆｆｅｃｔｏｎｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｒｅｔａｉｎｉｎｇ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏ￣ｐｏｓｅｄａｍｅｔｈｏｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｄｖｅｒｓｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅａｒｃｈｆｏｒＮｏ.１７０２１ｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｏｆＧｕｈａｎｓｈａｎｃｏａｌｍｉｎｅ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＮｏ.１７０２１ｍｉｎｉｎｇｆａｃｅꎬｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｂｙｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇｉｎｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ.Ｔｈｅｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｍｂｉｎｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｆｒｏｎｔｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓｕｐｐｏｒｔꎬｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ－ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｃｒａｃｋｂｌａｓｔｉｎｇꎬａｎｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｆｇｏｂｓｉｄｅｅｎｔｒｙｒｅｔａｉｎｉｎｇ.Ｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｗａｓｔｈｅｎｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｎｄａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｈａｕｌａｇｅｇａｔｅｗａｙ.Ｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅｃｏｎｔａｉｎｅｄｐａｒａｍｅ￣ｔｅｒｓｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｕｔｔｉｎｇｓｅａｍｂｌａｓｔｉｎｇａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｉｔｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｆｒｏｎｔｒｏａｄｗａｙａｎｄｇｏｂ￣ｓｉｄｅｅｎｔｒｙ.Ｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｏｂ￣ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｍｉｎｅｐｒｅｓｓｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔａｖｅｒａｇｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｏｆｔｈｅｇｏｂ￣ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｗａｓ２４８ｍｍꎬｔｈｅａｖｅｒａｇｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｔｔｈｅｔｗｏｓｉｄｅｓｗａｓ３５０ｍｍꎬａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｓｕｐｐｏｒｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｗａｓ３７ＭＰａꎬｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｄａｓａｔｉｓ￣ｆａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｓａｇｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｇｏｂ￣ｓｉｄｅｅｎｔｒｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｇｏｂ￣ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｒｅｔａｉｎｉｎｇꎻｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆꎻｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ－ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｃｒａｃｋｂｌａｓｔｉｎｇꎻｅｆｆｅｃｔｏｆｒａｏｄｗａｙ收稿日期:２０１８－０３－１８ꎻ责任编辑:曾康生㊀㊀ＤＯＩ:１０.１３１９９/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｓｔ.２０１８.１０.０２０作者简介:王永安(１９６３ )ꎬ男ꎬ河北唐山人ꎬ教授ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｗｙａ１９６３＠１６３.ｃｏｍ引用格式:王永安ꎬ任智敏 古汉山矿定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷技术[Ｊ] 煤炭科学技术ꎬ２０１８ꎬ４６(１０):１３０－１３５ＷＡＮＧＹｏｎｇａｎꎬＲＥＮＺｈｉｍｉｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｇｙｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｂｙｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ－ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｃｒａｃｋｂｌａｓｔｉｎｇｉｎｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｒｅｔａｉｎｉｎｇｉｎＧｕｈａｎｓｈａｎＭｉｎｅ[Ｊ] ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ４６(１０):１３０－１３５０㊀引㊀㊀言古汉山矿目前开采二１煤层ꎬ该煤层平均厚４.８ｍꎬ采用走向长壁综合机械化采煤法分层开采ꎬ以往工作面巷道采用双巷布置ꎬ煤柱宽度１５ｍꎬ在生产过程中存在巷道变形严重㊁巷道掘进维护成本高㊁采掘接替紧张的情况ꎮ为提高回采率ꎬ计划在１７０２１工作面运输巷中实施沿空留巷技术ꎮ但由于该工作面顶板硬厚ꎬ不仅垮落时容易对沿空巷道造成冲击ꎬ而且垮落后还会在工作面两侧煤壁处形成弧形三角板结ꎬ致使沿空巷道顶板应力集中㊁巷道围岩强度恶化ꎬ造成充填体失稳破坏ꎬ巷道不易维护ꎬ容易导致留巷失败ꎮ因此ꎬ为解决上述传统沿空留巷遇到的问题ꎬ提出采用切顶卸压沿空留巷技术ꎬ即通过对采场顶板进行定向断裂使其在采动压力作用下沿切缝自行垮落一次成巷[１]ꎮ此技０３１王永安等:古汉山矿定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷技术２０１８年第１０期术可以完全取消区段煤柱ꎬ提高煤炭资源采出率[２]ꎬ改善巷道围岩的破坏状况ꎬ降低巷道支护难度ꎬ解决工作面瓦斯超限难题ꎬ避免孤岛工作面的产生[３]ꎬ提高矿井生产的安全性ꎬ同时还是一项能增加矿井经济效益的护巷技术[４－５]ꎮ近些年来ꎬ许多专家学者对切顶卸压沿空留巷技术展开了深入的研究ꎬ成果包括以下几方面:一是利用沿空巷道的矿山压力ꎬ提出了一套无煤柱卸压切顶沿空成巷的开采方法[６]ꎻ二是结合具体矿区的地质开采条件ꎬ对切顶卸压沿空成巷的施工工艺进行改进ꎬ升级了工艺技术[７]ꎻ三是综合应用数值模拟和现场爆破实测等方法ꎬ分析了顶板预裂切顶高度㊁预裂切顶角度及爆破深孔间距等参数与沿空巷道稳定性的关系[８－９]ꎮ这些研究都为切顶卸压沿空留巷技术的应用提供了宝贵的指导与借鉴ꎮ然而ꎬ由于每个矿区的情况各异ꎬ应遵循因地制宜的原则来制定留巷实施方案ꎬ所以本文意在通过介绍切顶卸压自动成巷技术在古汉山煤矿１７０２１工作面的实践应用ꎬ总结出一整套适用于焦作矿区特殊地质条件下的切顶卸压方法ꎬ为焦作矿区切顶卸压自动成巷方法的推广应用提供借鉴ꎮ１㊀切顶卸压沿空留巷技术原理与工艺１.１㊀技术原理切顶卸压沿空留巷原理如图１所示ꎬ具体为在对采场前方预留巷道实施超前支护后ꎬ于预留巷道内侧岩体布设爆破切顶钻孔ꎬ对采场顶板岩体实施预裂爆破ꎬ使顶板岩体按照预定的角度与方向产生切缝ꎬ切断采空区顶板与采场顶板的联系ꎬ有效降低沿空巷道顶板岩体上方应力[１０]ꎮ随着悬露的顶板范围越来越大ꎬ由于受到采空区上方顶板岩体的周期性来压作用ꎬ巷道临空侧顶板岩体发生回转ꎬ率先从预留好的切缝处垮落ꎬ成为沿空巷的巷帮[１１－１２]ꎬ同时对该巷帮进行补强支护ꎬ以保证留巷围岩的稳定[１３]ꎮ图１㊀切顶卸压沿空留巷技术原理Ｆｉｇ.１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｒｅｔａｉｎｉｎｇｂｙｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆ１.２㊀技术工艺由以上原理可知ꎬ支护和切顶显然是沿空留巷技术工艺过程中的２个重要环节[１４]ꎬ在考虑这２个环节时应结合古汉山煤矿１７０２１工作面地质开采条件进行ꎮ该工作面埋深４５２.５~５１９.６ｍꎬ走向长５０４ｍꎬ倾向长１２０~１９０ｍꎬ工作面煤层厚９.０~５.０ｍꎬ煤层倾角１２ʎ~１５ʎꎬ采高２.４~３.５ｍꎬ工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤法ꎬ分层开采ꎬ全部垮落法管理顶板ꎮ开采煤层直接顶为泥岩及薄层细粒砂岩互层ꎬ厚度为９.５ｍꎻ基本顶为细粒砂岩ꎬ厚度为３.２ｍꎬ顶板岩石抗压强度较高ꎬ平均值为１０４ＭＰａꎮ可见ꎬ１７０２１工作面煤层厚度大且顶板硬厚ꎬ基于这个特点ꎬ采用高强度锚索悬吊留巷顶板ꎬ以确保其在与采空区顶板切割㊁分离过程中的完整性和稳定性ꎻ采用定向聚能预裂爆破切割顶板ꎬ即利用 切顶深孔钻孔＋定向切缝管＋炸药 的组合模式进行超前预裂切顶[１５]ꎮ为此ꎬ专门设计研发了适用于顶板力学特性的定向切缝管ꎬ确定其合理参数ꎬ实践证明ꎬ该装置不仅可解决深孔爆破装药困难的问题ꎬ而且可使爆炸能量在切缝方向上产生能量聚集ꎬ形成在特定方向上的应力集中ꎬ定向断裂效果良好ꎮ综上分析ꎬ提出 超前加强支护＋定向预裂爆破切顶＋留巷补强支护 新型切顶卸压沿空留巷技术工艺ꎬ如图２所示ꎮ图２㊀切顶卸压沿空留巷技术工艺示意Ｆｉｇ.２㊀Ｐｒｏｃｅｓｓｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｒｅｔａｉｎｉｎｇｂｙｒｏｏｆｃｕｔａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆ详细的施工工艺步骤为:①工作面正常回采ꎬ在超前工作面留巷巷道采空区侧采用高预应力锚索加强支护ꎻ②在巷道采空区至超前加强支护段施工超前预裂爆破切缝炮孔ꎬ在炮孔内装药并进行预裂爆破ꎬ形成切顶卸压预裂切顶线ꎻ③工作面正常回采ꎻ④工作面推进过后ꎬ在工作面端头后方后临空侧加强支护ꎬ布置挡矸支柱ꎬ同时建立单体支柱抬棚和液１３１２０１８年第１０期煤炭科学技术第４６卷压抬棚的联合支护体系对留巷巷道进行补强支护ꎬ在采场周期来压的影响下ꎬ顶板沿超前爆破预裂切缝断裂成巷帮ꎻ⑤对工作面后方成巷区进行采空区侧密闭处理ꎻ⑥对留巷段进行矿压观测ꎬ确定采空区顶板垮落稳定后ꎬ回撤单体液压支护抬棚支护ꎬ完成留巷ꎮ２㊀切顶卸压沿空留巷实施方案作为方案实施对象的１７０２１工作面运输巷ꎬ巷道断面为顶板顺层梯形断面ꎬ采用锚网索联合支护方式支护巷道ꎬ如图３所示ꎮ巷道顶板锚杆为ø２０ｍｍˑ２４００ｍｍ高强预应力锚杆ꎬ间排距６５０ｍｍˑ７５０ｍｍꎻ两帮锚杆采用ø２０ｍｍˑ２４００ｍｍ等强螺纹钢锚杆ꎬ间排距７００ｍｍˑ７５０ｍｍꎻ顶帮网采用ø６ｍｍ钢筋焊制的金属格网裱褙ꎬ顶网格为１００ｍｍˑ１００ｍｍ㊁帮网格为７０ｍｍˑ７０ｍｍꎮ巷道顶板锚索采用ø１８.９ｍｍˑ７５００ｍｍ高强预应力锚索ꎬ间排距１４００ｍｍˑ１１００ｍｍꎬ沿巷道掘进方向呈４排布置ꎬ一梁三索ꎻ帮锚索采用ø１８.９ｍｍˑ４３００ｍｍ高强预应力锚索ꎬ间距１１００ｍｍꎬ沿巷道上帮呈双排布置ꎬ下帮为单排布置ꎮ１ 高强预应力锚索ø１８.９ｍｍˑ７５００ｍｍꎬ间排距１４００ｍｍˑ１１００ｍｍꎻ２ 高强预应力锚杆ø２０ｍｍˑ２４００ｍｍꎻ３ 高强螺纹钢锚杆ø２０ｍｍˑ２４００ｍｍꎬ间排距７００ｍｍˑ７５０ｍｍꎻ４ 高强预应力锚索ø１８.９ｍｍˑ４３００ｍｍꎬ间距１４００ｍｍ图３㊀１７０２１工作面运输巷支护断面Ｆｉｇ.３㊀ＳｕｐｐｏｒｔｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｒｏａｄｗａｙｉｎＮｏ.１７０２１ｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ２.１㊀预裂切缝爆破参数及工艺预裂切缝爆破参数的确定应结合工作面围岩条件ꎬ并确保通过预裂切缝爆破能把工作面上方的基本顶完全切断ꎬ并使之充满采空区[１６]ꎮ基于此原则确定切缝爆破参数如下:１)钻孔深度㊁间距和直径分别为１３.３㊁０.５㊁和４２.０ｍｍꎬ钻孔与工作面运输巷走向呈７５ʎ夹角㊁与运输巷轴向偏工作面回采侧呈５ʎ夹角ꎻ单孔装药量确定为２.６ｋｇꎬ并选用煤矿３级许用乳化炸药ꎬ药卷规格为ø３２ｍｍˑ２００ｍｍꎬ质量为２００ｇ/卷ꎮ２)装药结构ꎮ为了便于装药㊁保证爆破效果ꎬ切缝孔装药采用双抗ＰＥ定向切缝管作为炸药的载体ꎬＰＥ管规格为ø３５ｍｍ(内径)ˑ３０００ｍｍ(长)ꎬ并设计在距管一端３５０ｍｍ表面沿管轴向方向切割３ｍｍ高㊁５００ｍｍ长的矩形孔ꎬ每个ＰＥ管切４个孔ꎬ孔间距１００ｍｍꎬ如图４所示ꎮ单个切缝钻孔内安设３节ＰＥ管用于装药ꎬ采用不耦合㊁正向装药ꎮ为便于装药并使炸药完全起爆ꎬ首节ＰＥ管端部采用削尖木楔填塞ꎬ单孔内使用２根煤矿许用毫秒延期电雷管㊁１根安全导爆索进行起爆ꎬ即把导爆索插到切缝孔孔底首节药卷里ꎬ２根电雷管１根插到切缝孔底第２节药卷里㊁１根插到爆炮孔口首节药卷里ꎮ管内药卷装好后ꎬ用炮棍把准备好的５００ｍｍ长炮泥分别装入各管内ꎮ装药结构如图５所示ꎮ图４㊀定向切缝管设计示意Ｆｉｇ.４㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｓｌｉｔｔｕｂｅ图５㊀装药结构Ｆｉｇ.５㊀Ｄｉａｇｒａｍｏｆｃｈａｒｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ３)封孔结构ꎮ为有效抵抗和缓冲深孔爆破时孔内产生的应力波ꎬ减少爆炸能量损失ꎬ充分利用炸药能量ꎬ提高预裂爆破效果ꎬ针对本次深孔预裂爆破ꎬ采用 炮泥＋水炮泥＋炮泥 结构的封孔方式ꎬ切缝孔单孔封孔设计长度４３００ｍｍꎬ即沿孔底至孔口方向用炮棍依次将５００ｍｍ长炮泥㊁１０００ｍｍ长水炮泥㊁２８００ｍｍ长炮泥填入切缝孔ꎬ压实ꎮ根据该矿工程实际ꎬ切顶爆破卸压钻孔采用特制ＺＱＪＪ－２００/１.８Ｑ气动架柱式钻机施工ꎮ装药联线后ꎬ采用ＦＭＢ－１００电容式放炮器起爆ꎬ一次同时起爆５~６个钻孔ꎮ２.２㊀工作面超前加强支护结合１７０２１工作面实际条件ꎬ工作面运输巷超前加强支护采用高强预应力锚索及单体液压支柱抬棚ꎬ如图６所示ꎮ锚索直径１８.９ｍｍ㊁长１２５００ｍｍꎬ２３１王永安等:古汉山矿定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷技术２０１８年第１０期沿工作面运输巷走向方向ꎬ呈两排 三花 布置ꎬ间距１５００ｍｍꎬ第１排锚索距巷道上帮４００ｍｍꎬ第２排距巷道上帮１０００ｍｍꎮ锚索梁采用３８００ｍｍ长的３６Ｕ型钢梁ꎬ一梁三索ꎬ梁间距为７００ｍｍꎻ锚索垫板采用１０ｍｍ厚钢板ꎬ规格为９０ｍｍˑ２００ｍｍꎮ锚索锚固剂采用２卷ＣＫ２３６０和２卷Ｚ２３６０型树脂锚固剂ꎮ锚索外露长度２５０ｍｍꎻ锚索预紧力１００~１２０ｋＮꎬ锚固力ȡ２００ｋＮꎮ单体液压支柱抬棚采用４０００ｍｍ长的π型钢梁ꎬ配合与采高相适应的单体液压支柱ꎬ应确保１梁不少于３柱ꎬ即在巷道两帮及巷中分别打设１根单体液压支柱ꎮ图６㊀超前加强支护Ｆｉｇ.６㊀Ａｄｖａｎｃｅｄｓｕｐｐｏｒｔｏｆｒｏａｄｗａｙ２.３㊀工作面后方沿空留巷补强支护工作面后方沿空留巷补强支护方式为贴帮密集(挡矸)支柱㊁单体液压支柱抬棚以及液压抬棚ꎬ如图７所示ꎮ贴帮密集(挡矸)支柱采用３６Ｕ型钢ꎬ安设时应确保紧贴运输巷巷道上帮ꎬ上扎不小于１００ｍｍ㊁下扎不小于３００ｍｍꎬ柱距５００ｍｍꎬ闭帮柱里侧挂金属方格网和塑料网ꎬ用铅丝捆绑ꎬ并保证与顶网搭接距离不小于３００ｍｍꎮ单体液压支柱抬棚为４０００ｍｍ长π型钢梁配合与采高相适应的单体液压支柱ꎬ并确保１梁不少于４柱ꎬ即在距巷道上帮２００㊁３００ｍｍ处分别打设１根ꎬ紧挨水沟侧连续打设２根ꎮ液压抬棚顶梁长３０００ｍｍꎬ底座宽７００ｍｍꎬ打设要求紧跟工作面下部端头支架ꎬ距采空区侧巷帮１５７５ｍｍꎬ并保证有足够的初撑力及工作阻力ꎻ连续打设长度１００~２００ｍꎮ工作面后方长度不够１架液压抬棚长度时ꎬ通过打设单体液压支柱抬棚对巷道进行加强支护ꎮ图７㊀工作面后方补强支护Ｆｉｇ.７㊀Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔｏｆｒｏａｄｗａｙｉｎｒｅａｒｏｆｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ２.４㊀方案实施效果评价按上述方案实施后ꎬ运输巷切顶卸压沿空留巷的成巷效果如图８所示ꎮ为进一步评价成巷效果ꎬ从工作面留巷起始位置开始ꎬ对巷道表面位移和液压抬棚受力进行监测ꎮ巷道表面位移测点布置在工作面后方ꎬ随着工作面的推进不断布置新的测点[１７]ꎬ每个测点相距２０ｍꎬ共布置８个测点ꎬ监测结果如图９和图１０所示ꎮ液压抬棚受力由安装在其上的１个压力感应器记录ꎬ连续记录１０架ꎬ结果如图１１所示ꎮ图８㊀１７０２１运输巷切顶卸压沿空留巷成巷效果Ｆｉｇ.８㊀ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆＮｏ.１７０２１ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｒｅｔａｉｎｉｎｇｂｙｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆ１)观测期间ꎬ１７０２１工作面运输巷两帮移近量为２２３~６１２ｍｍꎬ平均为３５０ｍｍꎻ顶板绝对下沉量为１１５~４１５ｍｍꎬ平均为２４８ｍｍꎬ巷道两帮收缩和顶板下沉位移满足巷道宽度和高度变形要求ꎮ此外ꎬ切顶卸压沿空留巷后３０天ꎬ巷道两帮及顶板变形均接近稳定ꎬ说明工作面推进９０ｍ左右ꎬ进入成巷稳定区ꎮ２)沿空留巷内液压抬棚压力随着工作面的推进不断增加ꎬ至工作面后方６０ｍ处达到最大值ꎬ之后基本保持稳定ꎬ液压抬棚最大工作阻力４０ＭＰａꎬ平均工作末阻力３７ＭＰａꎬ能够满足沿空留巷对顶板支护的要求ꎬ且工作面后方８０ｍ以内均为滞后支３３１２０１８年第１０期煤炭科学技术第４６卷护区ꎮ图９㊀巷道两帮移近量变形曲线Ｆｉｇ.９㊀Ｔｗｏｓｉｄｅｗａｙｓｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｒｏａｄｗａｙ图１０㊀巷道顶板绝对下沉量变形曲线Ｆｉｇ.１０㊀Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｏｆｒｏａｄｗａｙｒｏｏｆ图１１㊀液压抬棚压力曲线Ｆｉｇ.１１㊀Ｐｒｅｓｓｕｒｅｃｕｒｖｅｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｈｅｄ３)从图８可知ꎬ顶板支护完整ꎬ无明显吊兜㊁开裂等现象ꎬ切顶卸压沿空留巷效果完好ꎬ满足方案对沿空留巷的要求ꎮ另外ꎬ因沿空留巷而少掘巷道可节约成本２１６万元ꎬ加上开采煤柱带来的经济效益６２２万元ꎬ除去采用切顶卸压沿空留巷增加的成本１２９万元ꎬ最终可得沿空留巷总收益为７０９万元ꎬ经济效益巨大ꎮ３㊀结㊀㊀论１)结合古汉山煤矿的地质开采条件ꎬ对１７０２１工作面运输巷实施切顶卸压沿空留巷ꎬ在分析切顶卸压沿空留巷技术原理的基础上ꎬ针对工作面硬厚顶板的特点ꎬ提出适合于古汉山矿的 超前加强支护＋定向预裂爆破切顶＋留巷补强支护 的切顶卸压沿空留巷技术工艺ꎮ研制了四孔双抗ＰＥ定向切缝管ꎬ并应用于施工ꎬ顺利实现了对硬厚顶板的准确切割ꎮ２)提出具体的切顶卸压沿空留巷实施方案ꎬ方案主要技术要点包括:采用１３.３ｍ深孔多空气柱不耦合装药㊁单孔双雷管一次多孔起爆方法ꎻ巷超前加强支护采用ϕ１８.９ｍｍˑ１２５００ｍｍ双排高强预应力锚索配合４ｍπ型钢梁＋单体液压支柱的一梁三柱式抬棚ꎻ工作面后方沿空留巷补强支护采用柱距０.５ｍ贴帮密集支柱配合一梁四柱抬棚并液压抬棚ꎮ经过实践证明了方案的可行性ꎬ具有良好的推广使用价值ꎮ３)对切顶卸压沿空留巷进行矿压观测ꎬ结果显示:巷顶板支护完好ꎬ无明显吊兜㊁开裂等现象ꎻ巷道两帮平均移近量３５０ｍｍ㊁顶板平均下沉量２４８ｍｍꎬ符合巷道变形要求ꎻ工作面后方８０ｍ以内为滞后支护区ꎬ最大支护压力４０ＭＰａꎬ平均为３７ＭＰａꎮ满足支护要求ꎮ表明留巷支护效果良好ꎬ达到工程要求ꎮ参考文献(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ):[１]㊀宋振骐ꎬ崔增娣ꎬ夏洪春ꎬ等.无煤柱矸石充填绿色安全高效开采模式及其工程理论基础研究[Ｊ].煤炭学报ꎬ２０１０ꎬ３５(５):７０５－７１０.ＳＯＮＧＺｈｅｎｑｉꎬＣＵＩＺｅｎｇｄｉꎬＸＩＡＨｏｎｇｃｈｕｎꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｆｏｕｎｄｍｅｎｔａｌｔｈｅｏｒｙａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｇｒｅｅｎｓａｆｅｎｏｃｏａｌｐｉｌｌａｒｍｉｎｉｎｇｍｏｄｅｌｂｙｍａｉｎｌｙｕｓｉｎｇｃｏａｌｇａｎｇｕｅｂａｃｋｆｉｌｌ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙꎬ２０１０ꎬ３５(５):７０５－７１０.[２]㊀韩昌良.沿空留巷围岩应力优化与结构稳定控制[Ｄ].徐州:中国矿业大学ꎬ２０１３.[３]㊀王成祥.柠条塔Ｓ１２０１工作面切顶卸压自动成巷技术试验与应用[Ｊ].陕西煤炭ꎬ２０１６ꎬ３５(６):１－４.ＷＡＮＧＣｈｅｎｇｘｉａｎｇ.Ｔｅｓｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｏｏｆ－ｃｕｔｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｓｅｌｆ－ｔｕｎｎｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＮｏ.Ｓ１２０１ｆａｃｅｏｆＮｉｎｇｔｉａｏｔａｃｏａｌｍｉｎｅ[Ｊ].ＳｈａａｎｘｉＣｏａｌꎬ２０１６ꎬ３５(６):１－４.[４]㊀姚亚虎.１１００ｍ埋深沿空留巷坚硬顶板主动卸压控制研究[Ｄ].徐州:中国矿业大学ꎬ２０１４.[５]㊀杨汉宏ꎬ薛二龙ꎬ罗㊀文ꎬ等.神华集团切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术的应用[Ｊ].煤炭科技ꎬ２０１５(３):１－３.ＹＡＮＧＨａｎｈｏｎｇꎬＸＵＥＥｒｌｏｎｇꎬＬＵＯＷｅｎꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｏｏｆ－ｃｕｔｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｓｅｌｆ－ｔｕｎｎｅｌｉｎｇｎｏｃｏａｌｐｉｌｌａｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＳｈｅｎｈｕａｃｏａｌｍｉｎｅ[Ｊ].ＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１５(３):１－３.[６]㊀黄艳利ꎬ张吉雄ꎬ巨㊀峰.巷旁充填沿空留巷技术及矿压显现规律[Ｊ].西安科技大学学报ꎬ２００９ꎬ２９(５):２０３－２０４.ＨＵＡＮＧＹａｎｌｉꎬＺＨＡＮＧＪｉｘｉｏｎｇꎬＪＵＦｅｎｇ.Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｒｏａｄｓｉｄｅｐａｃｋｉｎｇｉｎｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｒｅｔａｉｎｉｎｇａｎｄｌａｗｏｆｒｏｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ 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新型沿空留巷爆破预裂切顶技术研究与应用
我国煤炭开采绝大多数采用井工开采，为此需要掘进大量巷道，据统计，我国每年为煤矿开采而新掘的巷道长达2.4万km，过去采区平巷一致沿用留煤柱的方法进行护巷，即在工作面之间留设一定宽度的煤柱，用于防止工作面与相邻采空区通透漏风而引起采空区自然发火，同时也兼顾了工作面矿山压力的影响。采用煤柱护巷，其主要缺点是会造成大量煤炭资源的损失，另外如果煤柱留设不合理，还会使覆岩应力在煤柱处形成集中，对巷道造成破坏，因此研究区段无煤柱护巷，对安全生产、提高煤炭回采率和增加经济效益等都具有十分重要的意义。
3.2切顶爆破施工工艺
1.运输巷沿巷道上肩角位置走向超前施工切顶预裂爆破孔，切顶孔具体参数为：切顶孔间距0.4m，间距误差不大于±0.1m，深度10m，水平仰角85°-90°，切顶孔拉线打设，形成切顶线。切顶孔打设过程中必须严格按照规定角度打设，一个切顶孔打设完毕后，使用炮杆插入孔中并在眼口固定好，外露长度1m，作为下一个孔打设角度的标定参照物，确保所有切顶孔打设角度一致。
2.采用炮泥封孔时，封泥装填2块水泡泥，其余使用粘土炮泥封堵。为防止脚线与巷内金属材料接触，必须对眼孔外脚线进行短接扭结；孔内雷管脚线长度不够时采用花线或电话线连接。
3.超前施工切顶眼，打眼两人一组，钻眼施工在巷道北帮顶板肩窝，拉线打设，形成切顶线，打放切顶眼位置超前工作面不小5-10m。
4.聚能药卷装填1-2人配合操作，先在火药硐室内做好炮头，将炸药整根放入聚能管内，然后将炮头装入聚能管内，用炮杆将聚能管推入炮眼后装填0.2m粘土炮泥。随后按照以上方式安装其余2根聚能管。聚能管外端封泥长度不小于1.0m（不含刚性封堵）。
5．装药前、放炮前、放炮后必须检查起爆地点20m范围内风流中的甲烷浓度，只有甲烷浓度小于0.8%时，方可进行下一步施工。
沿空留巷顶板预裂爆破机理研究
沿空留巷顶板预裂爆破机理研究摘要：煤炭依然是我国工业的主要能源之一，因此研究沿空留巷对提高煤炭资源回采率具有重要意义。
在我国北方地区一些大型煤炭企业对沿空留巷的研究已经确定很大成绩，但是预裂爆破切顶技术在沿空留巷中的应用研究较为缺乏。
基于此，本文主要以东笋煤矿为例对沿空留巷顶板预裂爆破机理进行分析探讨。
关键词：沿空留巷；顶板预裂；爆破机理1、预裂爆破切顶原理东笋煤矿2410工作面超前压力范围为15m，为消除2410工作面超前压力对试验段施工时的干扰，2410工作面推采到试验段前20m范围，对即将进行切顶卸压段的巷道打锚索对顶板进行加固支护，然后对将进行切顶卸压段的巷道进行顶板预裂爆破定向切缝，切断预留巷道与采空区顶板在一定深度内的联系，顶板定向预裂爆破的巷道逐步进入采空区，利用老顶来压，采空区顶板断裂下沉，自动成巷。
2、预裂爆破切顶技术在沿空留巷中的具体应用2.1设计思路沿空留巷的主要目的是保留原来巷道，尽量控制顶板下沉和巷道变形，而工作面在推采过程中，采空区顶板不断垮落，对沿空留巷巷道顶板压力影响很大，如果在工作面超前压力来之前，人为地将采空区顶板与沿空留巷顶板的压力直接切断，这样就可以很好地控制沿空留巷顶板，使得巷道可以相对完好地保留下来。
预裂定向爆破的作用就是预先切断工作面顶板和巷道顶板的直接联系，沿巷道走向在顶板定向切缝，达到切断预留巷道与采空区顶板在一定深度内的联系。
而为了取得较好的定向切缝效果，特制的聚能导爆管与辅助眼起到了关键的作用。
2.2技术方案2.2.1试验巷道的确定东笋煤矿2410工作面开采煤层埋深370～400m，煤层赋存教稳定，煤层厚度1.1～1.4m，平均厚度1.3m。
倾角2°～10°。
煤层直接顶为泥岩或岩质粘土，岩性松软，岩层硬度系数为2～3，成整合层理结构，平均厚度3m。
老顶为沙质泥岩，平均厚度16m。
直接底为岩质粘土平均厚度3m。
老底为岩质粘土平均厚度12m，2410进、回风巷断面为梯形。
定向预裂卸压技术在预切顶沿空留巷中的应用
定向预裂卸压技术在预切顶沿空留巷中的应用张兆一; 林府进; 江万刚【期刊名称】《《能源与环保》》【年(卷),期】2018(040)010【总页数】6页(P180-184)【关键词】预切顶留巷; 定向预裂; 深孔爆破; 预裂卸压【作者】张兆一; 林府进; 江万刚【作者单位】瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037; 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037【正文语种】中文【中图分类】TD3530 引言随着煤炭资源开采深度的增加，煤炭资源的减少，传统留设煤柱存在资源浪费的问题日益突出。
对于坚硬顶板大面积悬顶造成的巷旁破坏更是不胜枚举，因此提高资源回收率采用沿空留巷是有效可行的办法之一。
我国学者对此进行深入研究，如:徐家林等［1］将覆岩顶板简化为多层叠加板，通过对不同岩性的顶板破断特征研究，提出关键层理论，根据板破断结构提出坚硬顶板的“O-X”型破断规律，朱传云等［2］就怎样合理确定爆破振动安全判据进行了研讨，提出了岩体损伤的判别方法，为定向预裂奠定了基础。
璩世杰等［3］成功地运用深孔爆破孔底间隔、分段装药和径向不偶合装药3种间隔装药结构的爆破作用原理进行了基本分析，提出了应用间隔装药技术的基本原则，为爆破生产应用提供了可靠的工程依据。
专家们对于硬厚岩层深孔定向爆破和沿空留巷的上覆岩层运动做了深入的研究，但在预切顶定向隔震预裂和进行卸压的结合方向还需要进一步的研究。
本文以某矿20916工作面为背景对隔震预裂卸压进行系统的研究。
1 地质概况某矿20916工作面为二采区的首采工作面，埋深300 m左右，顶底板岩性特征见表1。
受地形限制，工作面倾向长160 m，但走向长度仅为610 m。
地表最高标高 +1 332 m，最低标高 +1 210 m。
20916工作面的上方为大片的丘陵和部分山地，也有少量的住房。
表1 煤层顶底板情况Tab.1 Features of seam roof and floor rocks名称岩层名称硬度/MPa 厚度/m 岩性特征上覆岩层泥质粉砂岩＜45～7中厚层状，节理发育基本顶砂岩＜8 7 坚硬而难垮落顶板直接顶粉砂质泥岩、泥岩＜65．5具有一定的稳定性伪顶泥岩、炭质泥岩＜6 0～0．3 极不稳定岩层底板直接底炭质泥岩、灰岩、软化基本底泥岩＜6 0．8～9．8泥质粉砂岩＜6 2．0～5．5 薄层状，强度较好，遇水易坚硬沿空留巷上方基本顶大结构的存在是导致围岩变形量过大的根本原因，若采用定向预裂爆破技术沿空留巷方式，能够改变留巷上方顶板结构，消除留巷侧顶板中大面积悬顶结构对留巷来压的威胁。
煤矿回采巷道定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷方法与设计方案
图片简介:本技术介绍了一种煤矿回采巷道定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷方法，它包括以下步骤：①在预留回采巷道（1）一帮等间距沿走向施工锚索（3）；②施工W钢带（4），将锚索（3）连成一体，进行锁口支护；③在施工锚索（3）处与在采工作面（2）之间沿走向等间距施工预裂爆破孔（5）；④在预裂爆破孔（5）内安放定向圆管（6）；⑤在预留回采巷道（1）采空区侧布置金属网（7）；⑥在预留回采巷道（1）内支设木柱（8）进行加强支护。
本技术解决了现有煤矿井下回采巷道常采用巷旁充填或者巷内加强支护等方法沿空留巷时，采用巷旁充填技术沿空留巷，施工工艺复杂，充填成本高，管理难度大；采用巷内加强支护方法增加工人劳动强度，留巷效果差等问题。
技术要求1.一种煤矿回采巷道定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷方法，包括以下步骤：①在预留回采巷道（1）一帮等间距沿走向施工锚索（3）；②施工W钢带（4）将所有锚索（3）连接起来，进行锁口支护；③在施工锚索（3）处与在采工作面（2）之间沿走向等间距施工预裂爆破孔（5）；④在预裂爆破孔（5）内安放定向圆管（6），进行定向爆破；⑤在预留回采巷道（1）采空区侧布置金属网（7）；⑥在预留回采巷道（1）内支设木柱（8）进行加强支护。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿回采巷道定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷方法，其特征在于：锚索（3）间距为0.6～1.0m，优选0.8m，直径不小于21.6mm，长度6～10m，优选8m。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿回采巷道定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷方法，其特征在于：W钢带（4）开有圆孔，圆孔间距与锚索（3）间距相同，圆孔直径大于锚索（3）直径，W钢带（4）长度为4～6m，优选5m，宽度为0.2～0.4m，优选0.3m，厚度为3～5mm，优选4mm。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿回采巷道定向预裂爆破切顶卸压沿空留巷方法，其特征在于：预裂爆破孔（5）与锚索（3）间距为0.3～0.5m，优选0.4m，预裂爆破孔（5）孔径为20～24mm，优选22mm，深度为5～7m，优选6m，孔距为0.5～0.9m，优选0.7m。
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Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｎｄｒｉｖｉｎｇａｌｏｎｇｇｏｂｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇａｎｄｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇ
ＭａＬｅｈｕｉ
（ＪｉｕｌｉｓｈａｎＣｏａｌＭｉｎｅｏｆＪｉａｏｚｕｏＣｏａｌＣｏｍｐａｎｙ，ＨｅｎａｎＥｎｅｒｇｙＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｌａｒｇｅｓｕｐｐｏｒｔｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｌａｒｇｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｓｕｐｐｏｒｔａｎｄｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｍａｉｎｔｅ ｎａｎｃｅｗｏｒｋｉｎｔｈｅｇｏｂｓｉｄｅｄｒｉｖｉｎｇｒｏａｄｗａｙｏｆＪｉｕｌｉｓｈａｎＭｉｎｅ，ｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ ｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｏｏｆｓｔｒａｔａｏｆ１５０９１ｒｅｔｕｒｎａｉｒｒｏａｄ ｗａｙｉｎＪｉｕｌｉｓｈａｎＭｉｎｅ，ａｎｄｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｃｒａｃｋｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｂｌａｓｔｉｎｇｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｄｏｕｂｌｅｓｌｉｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｐｉｐｅ，ｔｈｕｓｒｅａｌｉｚｉｎｇｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｂｌａｓｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｏｆｇｏｂｓｉｄｅｒｏａｄｗａｙｗｉｔｈｃｕｔｔｉｎｇｒｏｏｆｉｓｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ，ｔｈｅｐａｒａｍｅ ｔｅｒｓｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇａｎｄｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｆｏｒｍｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｇｏｂｓｉｄｅｒｏａｄｗａｙａｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆ ｇｏｂｓｉｄｅｒｏａｄｗａｙｉｓｅｖａｌｕａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｒｏｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｆｔｅｒａｄｏｐｔｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇｒｏｏｆｃｕｔ ｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇ，ｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｔｉｍｅｏｆｒｏａｄｗａｙｉｓｒｅｄｕｃｅｄｆｒｏｍ３０ｄａｙｓｔｏ２０ｄａｙｓ，ａｎｄｔｈｅｒｏａｄｗａｙｅｎｔｅｒｓａｓｔａｂｌｅｐｅｒｉｏｄｉｎａｓｈｏｒｔｔｉｍｅ； ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｓｉｄｅｓｏｆｒｏａｄｗａｙａｌｏｎｇｇｏａｆｉｓ３２６ｍｍ，ｗｈｉｃｈｉｓ１１２ｍｍ ｌｅｓｓｔｈａｎｔｈａｔｏｆｒｏａｄｗａｙｗｉｔｈｏｕｔｒｏｏｆｃｕｔ ｔｉｎｇ；ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｏｆｒｏｏｆｉｓ１３５ｍｍ，ｗｈｉｃｈｉｓ８０ｍｍ ｌｅｓｓｔｈａｎｔｈａｔｏｆｒｏａｄｗａｙｗｉｔｈｏｕｔｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇ；ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ｒｏａｄｗａｙｉｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｒｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｒｏａｄｗａｙｉｓａｌｓｏｇｒｅａｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓａｃｈｉｅｖｅｄｇｏｏｄｅｃｏｎｏｍｉｃｒｅ ｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇ；ｒｏａｄｗａｙｄｒｉｖｉｎｇａｌｏｎｇｇｏａｆ；ｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇ；ｒｏｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ｃｕｔｔｉｎｇｒｏｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅ ｌｉｅｆ
第 ４１卷第 ６期 ２０１９年 ６月
能 源 与 环 保
ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
Ｖｏｌ４１ Ｎｏ６ Ｊｕｎ． ２０１９
定向预裂切顶沿 焦煤公司九里山矿，河南 焦作 ４５４１００）
摘要：为了解决九里山矿沿空掘巷巷道支护压力大、变形量大、支护困难、维修工程量大的问题，基于 切顶卸压原理和定向预裂爆破技术，结合九里山矿 １５０９１回风巷顶板岩层情况，确定了预裂爆破的深 度，采用了双缝定向预裂管有效控制爆破产生裂隙的方向，实现了定向爆破。制定了切顶沿空掘巷施 工方案，确定了定向预裂爆破参数及沿空掘巷巷道支护形式与参数，并通过矿压观测，对沿空掘巷成 巷效果进行了评价。研究结果表明：采用定向预裂切顶爆破后，成巷不稳定时间由 ３０ｄ缩短到 ２０ｄ， 短时间内巷道进入稳定期；沿空掘巷巷道两帮移近量最大为 ３２６ｍｍ，较未切顶巷道减少了 １１２ｍｍ；顶 板最大移近量为 １３５ｍｍ，较未切顶巷道减少了 ８０ｍｍ，巷道变形量明显减少，巷道维修量也大幅减少， 取得了较好的经济效果。 关键词：定向预裂；沿空掘巷；切顶爆破；矿压观测；切顶卸压
０ 引言
焦 作 九 里 山 矿 为 煤 与 瓦 斯 突 出 矿 井，主 采 二１
煤层，煤层平均厚度 ６．５ｍ，顶板为砂岩，采用走向 长壁采煤法分层开采。目前，工作面采取双巷布置、 顺序接替的方式，即上一工作面回采结束后，需要沿
收稿日期：２０１９－０１－０４；责任编辑：陈朋磊 ＤＯＩ：１０．１９３８９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００３－０５０６．２０１９．０６．０３３ 作者简介：马乐辉（１９８１—），男，陕西西安人，工程师，硕士，２００４年毕业于西安科技大学，现任河南能源焦煤公司九里山矿副总工程师，主要从
事煤矿安全技术工作。 引用格式：马乐辉．定向预裂切顶沿空掘巷技术应用研究［Ｊ］．能源与环保，２０１９，４１（６）：１５４１５８．
ＭａＬｅｈｕｉ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｎｄｒｉｖｉｎｇａｌｏｎｇｇｏｂｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｅｓｐｌｉｔｔｉｎｇａｎｄｒｏｏｆｃｕｔｔｉｎｇ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＥｎｅｒｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎ ｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２０１９，４１（６）：１５４１５８．