切顶卸压护巷技术在屯兰矿的应用

切顶卸压护巷技术在屯兰矿的应用

赵永青

（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿，山西古交030206）

为了改善巷道所处的应力环境，使巷道要：切顶卸压护巷技术在屯兰矿进行应用是极为关键的，

需要在12505工作面停采线附近进行深孔爆破切顶卸压，处于卸载区。根据12505工作面实际条件，摘

钻探概况进行分析，从断顶孔位置的确定、爆破参本文通过对于屯兰矿煤层、地质、水文、防治水措施、

使其能够符合于施工的实际情况，为其进一数、工期安排、爆破材料确定等方面进行现场方案的制定，步发展与更新打下坚实的基础。

关键词：切顶卸压护巷技术;屯兰矿;应用中图分类号：TD263

文献标识码：A

文章编号：1009-0797（2019）03-0036-03

ZHAOYongqing

（ShanxiCokingCoalGroupCO.,LTD.TunLANCoalMine，Gujiao030206，China）

Abstract:TheapplicationofroofcuttingandpressurerelieftechnologyintunLanmineisverycritical.Inordertoimprovethestressenviron-mentoftheroadway,theroadwayisintheunloadingarea.Accordingtotheactualconditionsofthe12505workingface,itisnecessarytocarry

outthedeepholeblastingcuttingandpressureunloadingnearthe12505workingfacestoppingline.Throughtheanalysisofthecoalseam,geology,hydrology,waterpreventionandcontrolmeasuresandthegeneralsituationofthedrilling,thispapercarriesoutthedeterminationofthepositionofthebrokenroof,theblastingparameters,thearrangementoftheworkingperiod,thedeterminationoftheblastingmaterialsandsoon.Theformulationofthesiteplanenablesittoconformtotheactualsituationofconstructionandlayasolidfoundationforitsfurtherdevelopmentandrenewal.

Keywords:roofcuttingandpressurerelieftechnology;TunLanmine;application

ApplicationofcuttingandpressurerelieftechniqueintunLanmine0引言炭资源，如果工作面停采线能够向前挪移20m，按工作面斜长205m、煤层厚度4m计算，则可以多回采煤炭205×4×20×1.5=2.46万t，按每吨价格400元计算，则可以多创收1000万元。可见该课题的研究意义重大、经济效益十分可观。

在超前于工作面在屯兰矿12505工作面停采时，

沿顶板向工作面前上方断的前方进行切顶卸压工作，

顶切缝，保护南五采区集中巷及变电所。屯兰矿

受12505工12505工作面前方的南五采区集中大巷，

作面回采动压影响预计巷道变形较大，如图1所示。

在A区、在工作面的末采收尾后，B区、C区进行深孔以实现保护该工作面前方爆破预裂、断顶卸压工作，

帮鼓、喷浆的南五采区大巷、避免其大范围发生底鼓、可使工作面多回采煤掉皮等变形量过大现象。此外，

11.1

屯兰矿地质水文概况分析煤层概况

该工作面2、3号煤层厚度稳定，合并开采，2号

煤厚2.60~3.20m，平均约2.96m；2号煤与3号煤之间

厚0.50~0.87m，夹一层砂质泥岩，平均约0.69m；3号

[4]姜婷婷,张建华,黄刚.煤岩水力压裂裂缝扩展形态试验研

究[J].岩土力学,2018,39（10）:3677-3684.

[5]王永洁.坚硬顶板房柱采空区下切眼内水压致裂强制放

顶技术研究[J].煤矿开采,2018,23（04）:85-88.作者简介：

（1975-）采煤工程许建平，男，山西洪洞人，大学本科，师，主要采煤生产技术管理工作。（收稿日期：2018-11-7）

参考文献：

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压裂裂缝延伸规律[J/OL].煤田地质与勘探:1-7.

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煤,2018,27（10）:26-27+41.

·36·

煤矿现代化2019年第3期总第150期

煤厚0.40~1.00m，平均约0.60m；煤岩总厚均约4.25m，煤层有益厚度均约3.56m，工作面煤厚分布规

律为自Ⅰ切眼向外由薄逐渐变厚：

最薄处为Ⅰ切眼机头附近约3.15m，最厚处为皮带顺槽12号点附近约

4.05m，另外，皮带顺槽煤厚总体大于轨道顺槽，煤质为焦煤，工作面煤层整体为枢纽向南西倾斜的缓向斜，煤层最大倾角10°，最小倾角3°，平均6°。

图1工作面停采线附近超前支承压力影响示意图

1.2地质概况

该工作面地质构造复杂，

断层及褶曲发育，工作面两顺槽掘进过程中共揭露10条正断层。其中最小落差0.7m，最大落差14m。F2、F4和F6正断层落差

2.3-6.6M且于皮顺及轨顺都揭露，

对回采影响较大，其中受F2的影响，导致工作面重新布置，重开切眼；F1、F3、F5、F7、F8和F9正断层落差均在2.2m以下,

且在工作面内延伸不长，对回采有一定影响，F10正断层落差较大，但位于设计停采线以外，对回采无影响。根据地表及相邻工作面揭露情况分析，该工作面中部为东大岭向斜轴部，属应力集中区，受其影响，可能枢纽附近存在伴生断层及节理的影响，并且出现煤质松软、裂隙发育、瓦斯异常涌出等现象。1.3

水文概况

1）该工作面水文地质条件复杂，全区带压，奥灰水静水位标高为860m，工作面底板标高674~739m，工作面水压1.21~1.86MPa，突水系数为0.01756-0.02163MPa/m，位于相对安全区内。

2）该工作面右侧为12503采空区，轨道顺槽整体标高低于12503工作面轨道顺槽标高，现已在12505轨道顺槽施工4个放水孔，K3不出水，K1、K3和K4有少量的出水，主要为采空区局部低洼处积水，对回采影响较小。

3）回采中主要出水水源为2#煤层上部砂岩裂隙水，回采期间老顶跨落后上覆岩层形成冒落裂隙带，上部砂岩裂隙水可能通过裂隙涌入采空区及工作面，

局部地段可能会有淋滴水现象。

4）切眼向外167m距左帮58m附近有444煤田勘探孔，该钻孔终孔位于10号煤底板下19m，由于年代久远，封孔资料不详，回采至该钻孔附近时需提前

采取防范措施，确保顺利通过该钻孔。1.4

防治水措施

1）回采前在Ⅱ切眼附近需施工水仓并完善排水系统，以保证排水能力不小于最大涌水量2倍以上。

2）初采初放期间需加强水情监测，如发现顶板淋水增大或落山内沿支架底座出水需及时制定排水措施。

3）工作面回采过程中注意观测底板出水的水色

水温变化，遇有异常及时汇报矿调度。1.5

钻探概况

物探院使用无线电波坑透仪、瞬变电磁仪对12505工作面进行了物探。坑透资料显示Ⅰ切眼向外

301~351m范围内靠近皮带顺槽附近为E1坑透异常区，Ⅱ切眼向外2-252m范围内为E2坑透异常区，E2坑透异常区内主要存在断层和褶曲等构造；瞬变电磁仪探测存在顺层及底板向下45°共2个低阻异常

区。根据坑透及瞬变电物探成果，

对12505工作面进行钻探验证，

经对2个坑透异常区及2个瞬变电磁异常区钻探验证，并结合瓦斯抽采钻孔资料分析：E1坑透异常区局部存在节理，E2坑透异常区为东大岭向斜枢纽及断层集中区，并基本控制了枢纽及F3、F4和F7正断层的走向，在对异常区钻探施工过程中探测钻孔均未见出水现象，但施工E2坑透异常区的钻孔存在煤质疏松和瓦斯顶钻现象。

2现场实施方案2.1

断顶孔位置的确定

根据数值模拟应力变化情况，超前支承压力在末

采期间和停采一段时间内存在一个动态变化过程，应力会向前方煤体转移。在设计停采线位置时应充分考虑到这一点。为了保证停采后南五采区大巷少受动态变化应力的影响，在工作面设备回撤之前需要打孔、断顶卸压。

炮孔布置：工作面长按205m计算，由于超前支承压力较大，需要在工作面的前上方、侧上方爆破出弱面后，阻断超前支承压力传递路径。即分为A区、B区、C区三个区域进行卸压，如图2所示。

A区：炮孔间距定为3m，每2个支架打一个卸压孔，中部高抽巷附近10m不打孔，两端头各留5m不

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煤矿现代化2019年第3期总第150期

打孔，则共需布置60个炮孔，编号分别为A1~A60。

每个炮孔斜长35m，仰角45°。

图2

停采线处炮眼布置平面图

B区：炮孔间距定为2m，从停采线位置向前布

置，往煤柱侧偏斜75°，紧贴煤柱帮开孔口，按走向70m范围，则共需布置35个炮孔，编号分别为B1~B35。每个炮孔斜长35m，仰角45°。

C区：炮孔间距定为2m，从停采线位置向前布置，往煤柱侧偏斜75°，紧贴煤柱帮开孔口，按走向70m范围，则共需布置35个炮孔，编号分别为C1~C35。每个炮孔斜长35m，仰角45°。2.2

爆破参数

根据数值模拟应力变化情况，

本次打孔全部采用Ф75mm直径，装药全部采用Ф50mm爆破筒，每米装药量约1.5kg，既每个孔装药30kg，每个炮孔封泥长15m。2.3

工期安排

工期安排：工作面停产后即可安排打孔，打好3-5个炮孔，即可装药起爆一组。建议每次起爆不超过5个炮孔。60个孔，按每天施工9个，共需6天左右完成。B组、C组炮孔可后期根据时间自行安排施工，每次同时起爆不超过5个炮孔。2.4

爆破材料确定

1）凹槽聚能爆破管：为了防止残炮拒爆现象，深孔爆破断顶需采用凹槽聚能管（不需导爆索）向孔内填装炸药，该聚能管为阻燃抗静电材料制成。断顶炮孔直径为Ф75mm，因此凹槽聚能管直径选择Ф50mm，如图3所示。

规格：Ф50mm，长2m一根，每米配一个管间连接扣及防下滑倒刺。

2）轻质材料专用炮棍：凹槽聚能管采用专用的双抗”炮棍向孔内填装，即抗静电、抗阻燃材料。该炮·38·

棍有专门快速连接头连接，每根炮棍重量约300g、重

量轻便、便于深孔爆破填药及封泥等操作使用。

图3阻燃抗静电材料凹槽聚能管及切缝效果

规格：Ф40mm，长2m一根，

配20个炮棍大头。3）专用深孔封泥袋：封泥袋内装黄土，用于封堵炮孔。规格：Ф50mm，每个长500mm。停采线深孔爆

破断顶卸压共计施工60+35+35=130个孔。

3结语1）地表上方养殖场内建筑设施较多，回采对其影响较大。

2）2#、3#煤层合采整体较厚，尽可能跟2#煤顶和3#煤底回采，减少丢煤，提高工作面回采率。3）Ⅰ切眼附近与底抽巷间距约4-6m，回采过程

中注意观测工作面锚索外露情况，并加强底抽巷支护。

4）工作面中部断层较多且为向斜核部，

施工本煤层瓦斯抽采钻孔时见岩孔较多，

对瓦斯抽采效果有一定影响，该区域存在瓦斯富集区，回采过程中需加强瓦斯管理，防范瓦斯事故。

5）回采过程中揭露断层等构造时需加强顶板及煤帮管理，防止发生漏顶和片帮等事故。

参考文献：

[1]张健.切顶卸压巷旁U型钢棚支护沿空留巷技术研究

[J/OL].能源与环保,2018（04）:186-190[2018-04-27].[2]袁红平.切顶卸压沿空成巷技术应用探讨[J].煤炭技术,

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[4]张渊.运顺切顶卸压自动成巷技术及应用[J].中国煤炭工

业,2017（12）:58-60.作者简介：

赵永青，1970年9月，男，山西太原人，单位：山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿，学历，大专，职称：采煤助理工程师，研究方向：从事煤矿生产技术管理工作。

（收稿日期：2018-5-23）

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