综采工作面切顶卸压分析 摘要：目前国内实施切顶卸压护巷技术施工工艺简单，采用双向聚能拉张爆破提高切缝效果，切断采空区顶板与巷道顶板的完整性，切段支撑压力的传递路径，减少采空区顶板运动对巷道的动压作用当前泊江海子煤矿采掘期间沿空动压煤巷所面临的问题，切顶卸压护巷技术研究势在必行引言：大量的工程实践表明，在煤层埋藏较深，强度较大的矿井，当不进行切顶或切顶不充分时，随着工作面的推进，沿空侧采空区大面积悬顶当悬顶面积达到极限时，沿空巷道顶板首先在实体煤壁内发生断裂，造成沿空巷道顶板压力大、巷道围岩变形严重、实体侧煤壁片帮等采用切顶卸压技术，通过切顶爆破实现泊江海子煤矿的高产安全高效回采，对泊江海子煤矿建设成为安全高效的现代化矿井具有重要的意义 1.工作面概况1.1工作面位置113105工作面位于3-1煤一盘区第五条带，西三勘探线附近，北起西翼采区大巷保护煤柱线，南至矿井田边界保护煤柱线，东侧为113104工作面，西侧为113106采空区，煤柱9m左右，地面标高+1370.5～+1384.5m，工作面标高+785.7～+846.7m，埋藏深度537.8～584.8m。
煤层厚度2.7～6.7m，平均4.6m，属较稳定煤层倾角0～7°，属于近水平煤层1.2 煤层地质特征3-1煤层位于侏罗系中下统延安组中部，上距直罗组底砾岩层15.2～21.8m，下距3-1下煤层2.2～5.4m掘进区域3-1煤层赋存稳定，普遍发育，摩氏硬度系数2～3老顶：UN22钻孔以北老顶为中砂岩、粉砂岩，灰白色～灰黑色，厚层状，成分以石英、长石为主，坚硬～半坚硬；以南老顶为砾岩，浅灰色，颗粒磨圆度好，分选差，硅质胶结，坚硬直接顶：砂质泥岩夹煤线，灰～深灰色，块状，砂泥质胶结，平坦状断口，水平层理较为发育，内夹0.2m左右煤线伪顶：泥岩夹煤线，深灰色，块状，泥质胶结，层理较为发育，断口平坦，内夹薄层煤线，煤线厚0.5m左右直接底：砂质泥岩、中砂岩、细砂岩，砂质泥岩为深灰色，块状，波状层理发育，断口平坦，半坚硬中砂岩为浅灰色，成分以石英、长石为主，半坚硬细砂岩为深灰色，钙质胶结，半坚硬2.切顶卸压概况综采工作面切眼退尺80m至停采线向外5m范围内，实施切顶卸压钻孔并进行预裂爆破作业顶板预裂爆破前，提前对预裂爆破区域及前后20m范围内顶板进行加固即在靠煤柱侧铺设塑网后施工一排铰接顶梁配合液压单体支柱走向加固；液压单体支柱距煤柱侧1000mm，液压单体间距1000mm，液压单体初撑力不小于12Mpa（110KN）。
遇顶板破碎段或断层时，根据技术联系单要求进行顶板补强加固且断层前后10米（即20米范围内）严禁爆破作业2.1综采工作面切顶卸压爆破方案退尺86m-188m方案退尺86m-退尺188m爆破时间为2021年4月18日到4月28日，钻孔编号为1#-100#，共计爆破94个钻孔，钻孔直径为70mm，钻孔深度为23m，钻孔角度为75°，单孔装药量11.1kg，，孔间距800mm，封孔长度6500mm具体装药结构为（孔口 —孔底）：3+3+3+3+3+4+4+3+3+4+4，11根聚能管退尺188m-395m方案退尺188m-退尺395m爆破时间为2021年4月29日到5月15日，钻孔编号为101#-367#，共计爆破251个钻孔，钻孔直径为70mm，钻孔深度为20m，钻孔深度为60°，单孔装药量9.9kg，，孔间距800mm，封孔长度6500mm具体装药结构为：3+3+4+4+4+3+4+4+4，9根聚能管退尺400m-600m方案退尺400m~退尺600m爆破时间为2021年5月16日到5月23日，钻孔编号为368#-636#，共计爆破247个钻孔，钻孔直径为70mm，钻孔深度为11m，钻孔深度为75°，单孔装药量5.4kg，孔间距800mm，封孔长度3500mm。
具体装药结构为：2+4+4+4+4，5根聚能管退尺600m-1100m方案退尺600m~退尺1100m爆破时间为2021年5月24日到8月21日，钻孔编号为637#-1386#，共计爆破704个钻孔，钻孔直径为70mm，钻孔深度为16m，钻孔角度为 75°，单孔装药量9.6kg，，孔间距800mm，封孔长度2500mm具体装药结构为：2+4+4+4+3+3+4+4+4，9根聚能管2.2辅运顺槽切顶钻孔爆破说明表113105辅运顺槽切顶钻孔爆破说明表退尺86-188m188-385m400-600m600-1100m钻孔编号1-100#101-367#368-636#637-1386#深度23m20m11m16m角度75°60°75°75°巷帮距400mm400mm400mm400mm眼孔间距0.8m0.8m0.8m0.8m封泥长度6500mm6500mm3500mm2500mm钻孔直径70mm70mm70mm70mm单孔装药量11.1Kg9.9Kg5.4Kg9.6Kg聚能管数量11根9根5根9根爆破钻孔数94251247704爆破时间4.18-4.284.29-5.155.16-5.235.24-8.213. 辅运顺槽切顶卸压段巷道监测分析比较3.1巷道观测分析比较3.1.1切顶卸压总分析86m-1100m单日顶底板平均移进量665mm，平均最大移进量972mm，顶板平均下沉量284mm，平均最大移进量503mm，平均底鼓量381mm，平均最大移进量725mm，两帮平均移进量560mm，平均最大移进量1209mm，煤柱侧平均移进量349mm，平均最大移进量706mm，回采侧平均移进量211mm，平均最大移进量559mm；巷道底鼓量＞煤柱侧移进量＞顶板下沉量>回采侧移进量；86m-1100m随工作面推进辅运巷道顶板移进量、底鼓量、煤柱侧移进量、回采侧移进量如图1所示。
随着工作面的推进，距离工作面越近，巷道变形量越大 超前工作面0-30m顶底板平均移进量1158mm，最大移进量1860mm，两帮平均移进量1035mm，最大移进量2280mm；超前工作面30-60m顶底板平均移进量854mm, 最大移进量1262mm，两帮平均移进量711mm，最大移进量2310mm；超前工作面60-90m顶底板平均移进量682mm，最大移进量1830mm，两帮平均移进量519mm，最大移进量1920mm；3.1.2单日超前工作面200m巷道观测随工作面推进辅运巷道200m范围内顶底板移进量、两帮移进量统计如表1，图2所示，随着工作面的推进，距离工作面越近，巷道变形量越大86m-188m单日顶底板平均移进量252mm，最大移进量443mm，顶板平均下沉量169mm，最大移进量304mm，平均底鼓量83mm，最大移进量140mm，两帮平均移进量221mm，最大移进量319mm，煤柱侧平均移进量98mm，最大移进量167mm，回采侧平均移进量123mm，最大移进量196mm；顶板下沉量＞回采侧移进量＞煤柱侧移进量>巷道底鼓量；188m-385m单日顶底板平均移进量657mm，最大移进量935mm，顶板平均下沉量239mm，最大移进量357mm，平均底鼓量418mm，最大移进量725mm，两帮平均移进量376mm，最大移进量519mm，煤柱侧平均移进量254mm，最大移进量376mm，回采侧平均移进量122mm，最大移进量161mm；巷道底鼓量＞煤柱侧移进量>顶板下沉量＞回采侧移进量；400m-600m单日顶底板平均移进量773mm，最大移进量879mm，顶板平均下沉量401mm，最大移进量503mm，平均底鼓量372mm，最大移进量421mm，两帮平均移进量553mm，最大移进量711mm，煤柱侧平均移进量347mm，最大移进量506mm，回采侧平均移进量206mm，最大移进量239mm；顶板下沉量＞巷道底鼓量＞煤柱侧移进量>回采侧移进量；600m-1100m单日顶底板平均移进量823mm，最大移进量972mm，顶板平均下沉量310mm，最大移进量430mm，平均底鼓量518mm，最大移进量704mm，两帮平均移进量827mm，最大移进量1209mm，煤柱侧平均移进量523mm，最大移进量706mm，回采侧平均移进量303mm，最大移进量559mm；煤柱侧移进量>巷道底鼓量＞顶板下沉量＞回采侧移进量；表1 单日超前工作面200m内移进量观测记录表86m-188m188m-385m400m-600m600m-1100m平均值顶板下沉量/mm169239401310280 底鼓量/mm83418372518348 煤柱侧移进量/mm98254347523306 回采侧移进量/mm123122206303189 顶底板移进量/mm252657773823626 两帮移进量/mm221376553523418 图2 单日超前工作面200m内移进量观测变化曲线3.2切顶卸压影响因素退尺86m-188m1.工作面辅运顺槽过原113106工作面胶运顺槽错车硐室（硐室长15m，宽 2.5m，范围：退尺156.6-171.6m）。
退尺188m-385m1.工作面退尺249m左右初次见方2.工作面辅运顺槽将通过原113106胶运顺槽6#硐室影响段（硐室长4m，宽5.5m，退尺373-377m）退尺400m-600m1.工作面退尺250m左右初次见方，辅运应力传递距离远2.工作面退尺520m左右见大方3.退尺385m—400m因该段为顶板冒落处，未进行切顶放炮4.工作面辅运顺槽通过辅运6#硐室影响段（硐室长5.2m，宽5.8m范围：退尺429-434m）退尺600m-1100m1.工作面辅运顺槽在退尺740-750m过5#调车硐室 2.工作面辅运顺槽在退尺800m-812m过113106胶运顺槽5#调车硐室 3.工作面辅运顺槽退尺889m位置向北，煤（岩）层俯采倾角变化较大，煤（岩）层倾角5～7°，条带影响长65m（退尺889m～954m）4. 结论1.根据上述切顶段切顶段（退尺86m-1100m）共实施四种切顶方案，退尺400m-600m切顶卸压效果较明显，在工作面退尺249m初次见方之后，顶板压力积聚，巷道底鼓及两帮收敛变形速度加快上风巷入口断面减小、巷道压架蠕变现象严重，应力传递较远；在工作面退尺520m见大方，在来压强烈的构造下，上风巷入口10m向外，巷道高度，宽度变化量小，切顶卸压效果明显；在初次见方之后，巷道变形量增加，锚杆（索）断裂，抽丝，退锚显现严重，当工作面回采至辅运退尺460m位置处，顶板压力所有减少，锚杆（索）断裂，抽丝，退锚现象基本消失，巷道应力传递较之前较短，当回采至退尺610m位置处，应力传递较之前明显减少；当回采至辅运退尺720m位置处，受调车硐室，压力增大，应力传递较远。
2.目前工作面切顶卸压效果不理想，具体分析原因如下：①切顶卸压工程质量差，未爆破钻孔有塌孔现象，影响装药，钻孔施工过于超前，钻孔间距、角度，巷帮距有待提高；现场需加强管理②孔壁与聚能管，聚能管与乳化炸药耦合度有待提高，提高爆破效果③采用十字测点法，测量周期需统一，测点需超前工作面300m布置，否则遇构造。