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【摘 要】轿子山煤矿根据9103综采工作面顶板岩性及工作面条件，采用在顶板上施工炮眼预裂顶板，使其在回采后受采动压力作用下，达到一种切顶卸压的效果，并在临时支护的配合下，预留住9103运输顺槽巷道。本文根据轿子山煤矿9103运输顺槽预留巷道周围地质条件，设计了切顶卸压留巷顶板预裂爆破参数，分析了切顶卸压成巷的原理，提出了坚硬顶板下实施预裂顶板切顶沿空留巷技术。
【关键词】轿子山煤矿 预裂爆破 切顶卸压 沿空留巷
一、概况
（一）矿井概述
轿子山煤矿位于安顺市北16km处，行政隶属安顺市轿子山镇管辖，井田走向长3.5km，倾斜宽7.0km，总面积约23km?。轿子山煤矿共有斑鸠山、平桥、新井三对生产矿井，主要可采煤层为M8、M9、M14，煤总厚4.3m～5.5m。平均厚度分别为1.4m、1.6m、1.1m；其中新井采M8、M9两层煤。煤层倾角均为3～5°，M8煤层顶板为灰黑色中厚层细晶石灰岩，一般有1.00m～2.00m的黑色泥岩或炭质泥岩作伪顶；底板一般为1.00m左右的黑色泥岩，其下为粉砂岩。煤层结构简单，一般不含或者含有一层夹石，偶有三层，夹石为黑色泥岩，厚0.1m～0.72m。下距9煤层16m左右，矿井为煤与瓦斯突出矿井，煤层为不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。属于中等变质程度无烟煤，矿井开拓方式为斜井片盘式开采。M9煤层伪顶为石灰岩，一般厚6m，局部有0.20m左右的泥岩作伪顶；底板为0.8m左右的灰黑色泥岩或者炭质泥岩，其下为钙质细砂岩。其岩性：顶部为泥岩，下部为粉砂岩，将煤层分为上、下两个分层，两个分层一般厚度为0.70m左右。矿井为煤与瓦斯突出矿井，煤层为不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。属于中等变质程度无烟煤，矿井开拓方式为斜井片盘式开采。M14煤层顶板为燧石灰岩，一般厚约2.50m，石灰岩之下有一层0.50m左右的泥岩作伪顶；底板为钙质泥岩的粉砂岩。煤层厚度变化不大，含夹石1～2层，厚0.02m～0.30m。煤层为不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。矿井为煤与瓦斯突出矿井， 矿井开拓方式为斜井片盘式开采。
（二）沿空留巷工作面概述
轿子山煤矿所预留的巷道为9103运输顺槽。9103工作面布置在轿子山矿新井一盘区，是一盘区的第三个工作面。该工作面走向长度为770m，倾向长度为170m，工作面所采煤层M9煤，厚度 1.6～2.0m，平均厚1.65m，可采储量为34万吨，煤层较稳定，结构简单，工作面内煤层无夹矸。煤呈黑色块状、性脆，玻璃光泽，贝壳断口，节理发育，煤层硬度较小。本工作面煤层老顶为浅灰色燧石灰岩，厚度5.12m；直接顶板为灰黑色薄层粘土质粉砂岩，平均厚度1.54m， 该工作面顶板经测定，莫氏硬度为13，属于坚硬顶板。
二、预裂爆破顶板沿空留巷的提出
深孔炮眼聚能预裂爆破顶板沿空留巷技术是一种采用双向聚能爆破技术来实现其对顶板的定向切割，从而达到对顶板的切顶卸压而留巷的一种技术。应用时只需在预裂线上施工炮孔，采用聚能装置装药，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，并产生集中拉张应力，使预裂炮孔沿着聚能方向贯穿，形成预裂面。在沿着留巷侧预裂面施工墙体进行切顶支护，随着回采的推进，留巷的顶板在矿压（采空区压力）和自身压力的作用下，沿着预裂面切顶垮落，促使采空区的压力卸掉，减轻留巷的顶板压力，达到了一种切顶卸压沿空留巷的目的。
鉴于轿子山煤矿9103工作面顶板为坚硬顶板，放炮前只需要在炮眼侧支设好两排单体柱棚，保证采空区侧的顶板在垮落时不影响巷道成型。放炮后，当顶板压力卸掉，采空区垮落的矸石带充填起来，形成一堵稳定的墙体支撑顶板，最后当顶板压力稳定时，在回撤掉采空区侧的单体棚就完成了沿空留巷。
三、预留爆破顶板沿空留巷的实施
（一）施工顺序及工作量
9103运输顺槽沿空留巷采用预裂爆破顶板+单体支护棚方式进行留巷。施工顺序是：对未采煤体的运输顺槽顶板沿煤墙打眼→架单体棚支护→装药放炮→假设两排单体支护棚→工作面割煤、拉架→待顶板垮落充分，压力稳定回撤单体支护棚。该沿空留巷巷道净宽不低于3.5m±0.1m，净高1.8m±0.1m，长度为762。
（二）炮眼位置及起爆要求
由验收员沿着未采动的煤墙侧每隔0.5m在顶板上划上记号，方便施工炮眼。炮眼要连续起爆，不得空出炮眼起爆。起爆时，必须超前于工作面不得低于10m。
（三）炮眼参数
根据9103运输顺槽预裂顶板的施工经验，确定此次预裂顶板的炮眼深度为4.0m，炮眼间距为0.5m，炮眼角度为90°。炮眼单孔装药量为6卷煤矿三级乳化炸药和2发毫秒延期电雷管（附图）。预裂爆破采用大串联一次起爆，每次起爆炮眼个数不得大于8个。如附图。
（四）沿空留巷支护
1.巷道内加强支护
在原顶板采用锚网支护的基础上在巷道中部补打一排锚索，锚索规格为15.246000（mm）间距2400mm，即每三排锚杆间补打一根锚索。
2.巷帮加强支护措施
由于沿空留巷后巷道压力增加，为了增加煤帮的稳定性并防止片帮，可以在实体煤侧的巷帮加挂金属网并加打两排锚杆，锚杆规格为16×1800（mm），间距为1000×1000（mm）。
（五）巷旁加强支护措施
为了更好的保证顶板预裂爆破后巷道成形，在预裂爆破顶板前，仅仅贴着炮眼外侧采用DW24/100型单体柱配合DJB-1200型铰接梁沿炮眼走向架两排走向棚进行支护，单体棚棚距为300mm，间距为1200mm。为了防止放炮过程中单体棚出现问题，在放炮后必须对单体棚重新支护，保证其压力不低于90KN，并系好防倒绳，保证单体棚的连续性。
同时为了保证预裂顶板后，顶板在垮落后，能够及时形成矸石墙，在架设单体棚后在采空区侧的单体棚上靠单体柱里面使用铁丝把金属网牢牢的连接在顶板和单体支柱上，以此来维护垮落的矸石尽快形成有效的矸石墙支护顶板，同时也保证采空区矸石不会窜向运输顺槽内，保证巷道成形符合要求。
（六）锚索支护
当工作面端头顶板破碎，遇到断层破碎带、地质构造变化带、煤层松软区、压力异常区、动压影响区、顶板泥岩且有淋水等复杂地质条件时的特殊地点，施工锚索支护，锚索型号为Φ15.5×6000mm型；在锚索尾部用锁具锁紧，锚索必须打入顶部稳定岩层1m以上，否则将锚索加长。
四、结论
轿子山煤矿实施沿空留巷在矿山开发方面主要有以下优点：1、消除临近工作面煤体上方应力集中。2、减小采掘比，提高生产效率，操作简单，造价低廉。3、避免留设煤柱引发的冲击地压、瓦斯突出和自燃等危害。社会效益方面：深孔聚能炮眼预裂爆破顶板沿空留巷技术，避免了留设煤柱造成的资源浪费，提高资源回收率，减小采掘比，提高生产效率，减小巷道掘进及返修工程量，简化工作面端头维护工作量，降低工人劳动强度，能取得显著的社会效益。4、安全效益方面：预裂爆破顶板切顶卸压沿空留巷技术，在消除临近工作面煤体上方应力集中的同时，避免了瓦斯突出，冲击地压隐患，具有明显的安全效益。其他方面效益：该技术实施只需要施工炮眼，装药爆破，造价低廉，节约成本，资金投入小，收益大，操作简单，可操作性强。该技术研究成功后，不仅可以提升矿井生产的技术含量，并且可以在地质条件相类似的矿井（尤其是高瓦斯矿井沿空留巷）进行推广，可以创造更多的经济、社会效益。
参考文献：
[1]郭金明，张登明，郑光相，等采煤概论[M]中国矿业大学出版社，2007
[2]刘献勇，9211无煤柱护巷技术在沿空留巷中的研究应用[J]煤炭应用技术2008，（6）：66-67
作者简介：陈镇博（1990.03-），男，汉族，河南长垣人，专科学历，现在贵州永润煤业有限公司轿子山煤矿工作，主要从事巷道开拓技术管理工作。
【关键词】轿子山煤矿 预裂爆破 切顶卸压 沿空留巷
一、概况
（一）矿井概述
轿子山煤矿位于安顺市北16km处，行政隶属安顺市轿子山镇管辖，井田走向长3.5km，倾斜宽7.0km，总面积约23km?。轿子山煤矿共有斑鸠山、平桥、新井三对生产矿井，主要可采煤层为M8、M9、M14，煤总厚4.3m～5.5m。平均厚度分别为1.4m、1.6m、1.1m；其中新井采M8、M9两层煤。煤层倾角均为3～5°，M8煤层顶板为灰黑色中厚层细晶石灰岩，一般有1.00m～2.00m的黑色泥岩或炭质泥岩作伪顶；底板一般为1.00m左右的黑色泥岩，其下为粉砂岩。煤层结构简单，一般不含或者含有一层夹石，偶有三层，夹石为黑色泥岩，厚0.1m～0.72m。下距9煤层16m左右，矿井为煤与瓦斯突出矿井，煤层为不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。属于中等变质程度无烟煤，矿井开拓方式为斜井片盘式开采。M9煤层伪顶为石灰岩，一般厚6m，局部有0.20m左右的泥岩作伪顶；底板为0.8m左右的灰黑色泥岩或者炭质泥岩，其下为钙质细砂岩。其岩性：顶部为泥岩，下部为粉砂岩，将煤层分为上、下两个分层，两个分层一般厚度为0.70m左右。矿井为煤与瓦斯突出矿井，煤层为不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。属于中等变质程度无烟煤，矿井开拓方式为斜井片盘式开采。M14煤层顶板为燧石灰岩，一般厚约2.50m，石灰岩之下有一层0.50m左右的泥岩作伪顶；底板为钙质泥岩的粉砂岩。煤层厚度变化不大，含夹石1～2层，厚0.02m～0.30m。煤层为不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。矿井为煤与瓦斯突出矿井， 矿井开拓方式为斜井片盘式开采。
（二）沿空留巷工作面概述
轿子山煤矿所预留的巷道为9103运输顺槽。9103工作面布置在轿子山矿新井一盘区，是一盘区的第三个工作面。该工作面走向长度为770m，倾向长度为170m，工作面所采煤层M9煤，厚度 1.6～2.0m，平均厚1.65m，可采储量为34万吨，煤层较稳定，结构简单，工作面内煤层无夹矸。煤呈黑色块状、性脆，玻璃光泽，贝壳断口，节理发育，煤层硬度较小。本工作面煤层老顶为浅灰色燧石灰岩，厚度5.12m；直接顶板为灰黑色薄层粘土质粉砂岩，平均厚度1.54m， 该工作面顶板经测定，莫氏硬度为13，属于坚硬顶板。
二、预裂爆破顶板沿空留巷的提出
深孔炮眼聚能预裂爆破顶板沿空留巷技术是一种采用双向聚能爆破技术来实现其对顶板的定向切割，从而达到对顶板的切顶卸压而留巷的一种技术。应用时只需在预裂线上施工炮孔，采用聚能装置装药，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，并产生集中拉张应力，使预裂炮孔沿着聚能方向贯穿，形成预裂面。在沿着留巷侧预裂面施工墙体进行切顶支护，随着回采的推进，留巷的顶板在矿压（采空区压力）和自身压力的作用下，沿着预裂面切顶垮落，促使采空区的压力卸掉，减轻留巷的顶板压力，达到了一种切顶卸压沿空留巷的目的。
鉴于轿子山煤矿9103工作面顶板为坚硬顶板，放炮前只需要在炮眼侧支设好两排单体柱棚，保证采空区侧的顶板在垮落时不影响巷道成型。放炮后，当顶板压力卸掉，采空区垮落的矸石带充填起来，形成一堵稳定的墙体支撑顶板，最后当顶板压力稳定时，在回撤掉采空区侧的单体棚就完成了沿空留巷。
三、预留爆破顶板沿空留巷的实施
（一）施工顺序及工作量
9103运输顺槽沿空留巷采用预裂爆破顶板+单体支护棚方式进行留巷。施工顺序是：对未采煤体的运输顺槽顶板沿煤墙打眼→架单体棚支护→装药放炮→假设两排单体支护棚→工作面割煤、拉架→待顶板垮落充分，压力稳定回撤单体支护棚。该沿空留巷巷道净宽不低于3.5m±0.1m，净高1.8m±0.1m，长度为762。
（二）炮眼位置及起爆要求
由验收员沿着未采动的煤墙侧每隔0.5m在顶板上划上记号，方便施工炮眼。炮眼要连续起爆，不得空出炮眼起爆。起爆时，必须超前于工作面不得低于10m。
（三）炮眼参数
根据9103运输顺槽预裂顶板的施工经验，确定此次预裂顶板的炮眼深度为4.0m，炮眼间距为0.5m，炮眼角度为90°。炮眼单孔装药量为6卷煤矿三级乳化炸药和2发毫秒延期电雷管（附图）。预裂爆破采用大串联一次起爆，每次起爆炮眼个数不得大于8个。如附图。
（四）沿空留巷支护
1.巷道内加强支护
在原顶板采用锚网支护的基础上在巷道中部补打一排锚索，锚索规格为15.246000（mm）间距2400mm，即每三排锚杆间补打一根锚索。
2.巷帮加强支护措施
由于沿空留巷后巷道压力增加，为了增加煤帮的稳定性并防止片帮，可以在实体煤侧的巷帮加挂金属网并加打两排锚杆，锚杆规格为16×1800（mm），间距为1000×1000（mm）。
（五）巷旁加强支护措施
为了更好的保证顶板预裂爆破后巷道成形，在预裂爆破顶板前，仅仅贴着炮眼外侧采用DW24/100型单体柱配合DJB-1200型铰接梁沿炮眼走向架两排走向棚进行支护，单体棚棚距为300mm，间距为1200mm。为了防止放炮过程中单体棚出现问题，在放炮后必须对单体棚重新支护，保证其压力不低于90KN，并系好防倒绳，保证单体棚的连续性。
同时为了保证预裂顶板后，顶板在垮落后，能够及时形成矸石墙，在架设单体棚后在采空区侧的单体棚上靠单体柱里面使用铁丝把金属网牢牢的连接在顶板和单体支柱上，以此来维护垮落的矸石尽快形成有效的矸石墙支护顶板，同时也保证采空区矸石不会窜向运输顺槽内，保证巷道成形符合要求。
（六）锚索支护
当工作面端头顶板破碎，遇到断层破碎带、地质构造变化带、煤层松软区、压力异常区、动压影响区、顶板泥岩且有淋水等复杂地质条件时的特殊地点，施工锚索支护，锚索型号为Φ15.5×6000mm型；在锚索尾部用锁具锁紧，锚索必须打入顶部稳定岩层1m以上，否则将锚索加长。
四、结论
轿子山煤矿实施沿空留巷在矿山开发方面主要有以下优点：1、消除临近工作面煤体上方应力集中。2、减小采掘比，提高生产效率，操作简单，造价低廉。3、避免留设煤柱引发的冲击地压、瓦斯突出和自燃等危害。社会效益方面：深孔聚能炮眼预裂爆破顶板沿空留巷技术，避免了留设煤柱造成的资源浪费，提高资源回收率，减小采掘比，提高生产效率，减小巷道掘进及返修工程量，简化工作面端头维护工作量，降低工人劳动强度，能取得显著的社会效益。4、安全效益方面：预裂爆破顶板切顶卸压沿空留巷技术，在消除临近工作面煤体上方应力集中的同时，避免了瓦斯突出，冲击地压隐患，具有明显的安全效益。其他方面效益：该技术实施只需要施工炮眼，装药爆破，造价低廉，节约成本，资金投入小，收益大，操作简单，可操作性强。该技术研究成功后，不仅可以提升矿井生产的技术含量，并且可以在地质条件相类似的矿井（尤其是高瓦斯矿井沿空留巷）进行推广，可以创造更多的经济、社会效益。
参考文献：
[1]郭金明，张登明，郑光相，等采煤概论[M]中国矿业大学出版社，2007
[2]刘献勇，9211无煤柱护巷技术在沿空留巷中的研究应用[J]煤炭应用技术2008，（6）：66-67
作者简介：陈镇博（1990.03-），男，汉族，河南长垣人，专科学历，现在贵州永润煤业有限公司轿子山煤矿工作，主要从事巷道开拓技术管理工作。