切顶卸压沿空留巷矿压显现研究

随着煤炭资源的日益枯竭，越来越多的煤矿开采深度逐渐增加，开采深度的增加意味着开采时会遇到更复杂的应力和地理环境。为回采工作面服务的巷道会受到比浅层开采更强的地应力和构造应力的综合影响，更容易出现巷道变形、顶板破裂和冒顶片帮。该技术能够在开采过程当中使煤炭资源最大程度地被采掘，减少资源浪费，同时在降低工程费用、缓解采掘接替紧张以及减少巷道的掘进量等方面具有较大的优势。

1  工作面概况

16011工作面位于矿井16采区，南为北翼回风大巷，东为正在掘进的16021工作面，北为F25断层，西为实体煤。工作面开采煤层属于二1煤层，煤层平均厚度为5.9 m，平均倾角为－3°。老顶厚度是2.1～12.3 m，平均厚度7.2 m，以中粒砂岩为主，结构比较稳定，不容易发生垮落。直接顶厚度为5.3～21.7 m，平均厚度13.5 m，以砂质泥岩为主，岩性较软，能够随着工作面的推进随采随落。

2  技术原理

传统长臂开采通常是双巷布置，中间留设区段煤柱进行护巷，不仅造成了资源的浪费，而且使巷道出现应力集中。围岩变化量大，容易发生冲击地压事故和采空区的自然发火等危险。切顶卸压自动成巷就是在工作面回采前，在沿空巷道顶板偏向采空区侧进行钻孔施工，然后在聚能管中装填炸药进行爆破，使煤层顶板按照设计的要求形成裂缝。随着工作面的推进，在上覆岩层的压力、顶板的自重和老顶的周期来压作用下，采空区侧顶板沿切缝自动切落形成巷帮，作为下一工作面的回风巷道使用。该技术能够减弱上覆岩层在运动过程当中传递到工作面前方煤体和采空区矸石的应力，减少巷道受力，从而避免巷道围岩变形，使沿空巷道保持安全状态。

3  巷道支护方式

切顶卸压沿空留巷所保持的巷道不仅要经受掘进时采动的影响，同时也会受到回采过程中矿压的影响，巷道的顶底板和两帮容易遭到破坏，需要一定强度的支护来维护巷道的稳定。在回采过程中，通过矿压的监测发现，沿空巷道的不同位置矿压的显现程度也不相同。根据矿压显现的程度不同，需要在巷道不同位置采取不同的支护方式，主要分为三部分，分别是超前支护区、超后临时支护和成巷稳定区。

4  矿压显现

该工作面共有137部液压支架对煤层顶板进行支护，一共设置了15个测站，其中机头、机尾40 m范围内，每5架布置一个测点，工作面其他位置每10架布置一个测点，共同组成了工作面的矿压监测系统。对工作面矿压数据进行统计分析，支架压力最大值主要集中在99#支架，最大值为45.45 MPa，最小值为29.20 MPa，平均值为37.02 MPa。该支架靠近工作面的中部位置，符合一般长臂开采工作面压力最大值分布在工作面的中部的矿山压力规律。

切顶卸压沿空留巷的巷道受采动和老顶周期来压影响，容易产生大变形，对煤炭生产和工人的安全造成威胁。留巷成功主要取决于能否将巷道周边煤体或者岩体的变形量控制在合理范围内。根据矿压监测数据可知，在开切眼后方160 m处，巷道中心位置顶板深基点累计离层达到120.4 mm，浅基点累计最大离层值是1.5 mm，两基点离层差值达到了117.4 mm，这表明浅部岩层已完成垮落，深部岩层离层持续增加，此段巷道顶板破碎比较严重，同时顶板下沉量也比较大，需要对巷道加强支护。开切眼后方200 m范围内，巷道顶板下沉量已经在很小的范围内变化，巷道处于稳定的状态。在超前工作面20 m范围内，由于超前压力的影响，顶板存在破碎现象同时下沉量比较大。

5  结束语

切顶卸压沿空留巷技术能够减弱巷道上方应力集中，减少巷道的变形量和掘进量，同时降低工程费用和工人的劳动强度，与传统采煤模式相比有明显的优势，具有推广的价值。

参考文献

［1］蔡洪林，尹贤坤，汤朝均，等.切顶卸压沿空留巷无煤柱技术研究与应用［J］.煤矿与安全环保，2012（5）：15-18.

［2］汤朝均，盛建发.切顶卸压护巷技术研究与应用［J］.煤炭技术，2015（8）：78-81.

［3］孙晓明，刘鑫，梁广峰，等.薄煤层切顶卸压沿空留巷关键参数研究［J］.岩土力学与工程学报，2014（7）：1449-1456.

〔编辑：王霞〕