雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)110工法技術(shù)的研究應(yīng)用論文
摘要：110工法是何滿朝院士研究的切頂卸壓沿空留巷最新成果，龍煤雙鴨山礦業(yè)公司通過(guò)技術(shù)合作方式，引進(jìn)該先進(jìn)工藝并結(jié)合雙鴨山礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造，通過(guò)攻關(guān)研究在薄煤層、中厚煤層、厚煤層切頂自成巷均獲得了成功，并形成了一套較為完善的技術(shù)和性能可靠的配套設(shè)備。對(duì)解決煤礦深部災(zāi)害治理，加快生產(chǎn)準(zhǔn)備，釋放安全產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本，意義重大。
關(guān)鍵詞：無(wú)煤柱；110工法；切頂卸壓；自成巷工藝
1、引言
為了緩解礦井采煤工作面的接續(xù)，沿空留巷技術(shù)一直在雙礦公司應(yīng)用推廣。該技術(shù)在提高煤炭回收率、減少煤柱塌落避免煤層著火、降低應(yīng)力集中減少動(dòng)力災(zāi)害等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。我公司各礦先后采用多種留巷方式，如矸石砌墻、煤粉摻水泥編織袋碼墻、水泥預(yù)制砌塊、似膏體充填等，雖然都有各自?xún)?yōu)勢(shì)，但在沿空留巷的過(guò)程中仍存在沿空巷道受動(dòng)壓影響大、礦壓顯現(xiàn)劇烈、沿空巷道圍巖變形大、不合理的巷旁支護(hù)等諸多問(wèn)題。特別是由于采后備跟不上，造成后期巷道返修量劇增，維護(hù)成本升高，給生產(chǎn)準(zhǔn)備帶來(lái)很大難度。
2、110工法技術(shù)原理
無(wú)煤柱切頂卸壓自動(dòng)成巷110工法技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的留巷工藝。該工藝原理是將巷道巖體切斷，將長(zhǎng)臂巖梁轉(zhuǎn)化為短臂梁。沒(méi)有對(duì)頂板處理之前，巷道頂板為長(zhǎng)懸頂?shù)囊徊糠郑褐鳛橹谓Y(jié)構(gòu)。若煤柱強(qiáng)度不足以抵抗長(zhǎng)臂梁的壓力，巷道易產(chǎn)生大變形。110工法采用爆破超前預(yù)裂頂板，形成裂縫線，頂板巖體在周期來(lái)壓作用下沿切縫線整體切斷，碎脹的頂板矸石形成對(duì)上覆老頂巖梁支撐結(jié)構(gòu)，控制老頂?shù)幕剞D(zhuǎn)和下沉變形。切落的.頂板形成巷幫，隔斷老塘，從而保證工作面上（下）順槽，實(shí)現(xiàn)單面單巷采掘模式。由于長(zhǎng)臂梁轉(zhuǎn)化為短臂梁，可在一定程度上減小懸臂梁荷載，有利于巷道的穩(wěn)定。
3、工程情況
為保證110工法工藝順利推廣實(shí)施，2016年初公司先后組織兩批工程技術(shù)人員去延安禾草溝礦、山西店坪礦考察學(xué)習(xí)，2016年12月下旬，雙礦公司在東榮二礦南四區(qū)17層四面嘗試110工法切頂自成巷工藝，取得突破性成果。目前，東榮二礦、東榮三礦、雙陽(yáng)礦分別在厚煤層、中厚煤層、薄煤層取得了成功。
3.1東榮二礦南四17層四面概況
3.1.1基本情況
切頂卸壓沿空留巷工作面位于南四17層四面下料道，工作面走向長(zhǎng)300m，煤厚3.0～3.5m，傾角17°，面長(zhǎng)156m。無(wú)偽頂，直接頂為1.31米的細(xì)砂巖，老頂為3.0米的細(xì)礫巖。直接底為0.75m泥巖，往下2.6m中粒砂巖。
3.1.2支護(hù)參數(shù)和施工工藝
巷道梯形斷面，“錨、網(wǎng)、帶、幫錨、錨索”支護(hù)，巷道凈寬3.4 m，中高3.5 m。頂板4排錨桿，間、排距2.0m×1.0m，布置3排錨索4.2m，間、排距：2.0m×1.5m�；夭善陂g加強(qiáng)支護(hù)補(bǔ)打2排錨索，距下幫煤壁500mm布置。
切眼頂板提前預(yù)裂。回采前，沿切眼軟幫側(cè)下料道下幫往下30m位置，打設(shè)預(yù)裂爆破孔，孔徑∮32mm，間距0.3m，孔深8m，隔孔裝藥。下料道沿工作面推進(jìn)方向，打設(shè)切縫爆破孔，孔徑為∮50，與鉛垂方向夾角為15°，孔眼距為600mm，裝藥量為13卷藥，一次性起爆4個(gè)爆破孔。
3.1.3 動(dòng)壓區(qū)加強(qiáng)支護(hù)參數(shù)
動(dòng)壓區(qū)采用DZ42單體支護(hù)，超前20m為2排，柱距1.0m；工作面煤壁后方采用DZ42單體支柱，滯后工作面100m打設(shè)3排單體及1排可縮U型鋼。U型鋼里側(cè)掛6mm焊接鋼筋網(wǎng)，外側(cè)碼一層粉煤灰絲袋。
3.1.4沿空留巷控制效果和效益
試驗(yàn)成巷300m，巷道造型不好，后期恢復(fù)開(kāi)幫整形。每米造價(jià)9400元，合計(jì)費(fèi)用282萬(wàn)元，原設(shè)計(jì)留煤柱造價(jià)2350元，合計(jì)費(fèi)用70.5萬(wàn)元，比原施工留煤柱巷道費(fèi)用高出211.5萬(wàn)元。但少掘一條巷道，多回收20m寬煤柱約1123.2萬(wàn)元，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益911.7萬(wàn)元。
3.2東榮三礦東三16層一面概況
3.2.1基本情況
切頂卸壓沿空留巷工作面位于東三采區(qū)16層一片皮帶道，工作面走向長(zhǎng)度555m，平均煤厚1.8m，傾角13°，面長(zhǎng)179m。直接頂為1.1m厚灰色粉砂巖，老頂為7.2米的粉砂巖，直接底為5.0m厚細(xì)砂巖。
3.2.2支護(hù)參數(shù)和施工工藝
巷道梯形斷面，巷道凈寬3.4m，凈高2.6m。頂板3排錨桿，間、排距1.0m×1.0m，布置2排∮17.8錨索，長(zhǎng)6.3m，間距均為3.0m。回采期間加強(qiáng)支護(hù)補(bǔ)打2排∮21.8mm錨索，長(zhǎng)度9.3m，間距2m。
切眼頂板提前預(yù)裂。皮帶道沿工作面推進(jìn)方向，打設(shè)切縫爆破孔，孔徑∮50mm，孔深7.0m，分兩根聚能管裝藥，一次性起爆5個(gè)爆破孔。
3.2.3動(dòng)壓加強(qiáng)支護(hù)參數(shù)
動(dòng)壓區(qū)采用DZ28單體支護(hù)，超前20m為2排，柱距1.0m；工作面滯后支護(hù)采用DZ28單體支柱，架設(shè)三排。預(yù)留巷道內(nèi)三排單體滯后支護(hù)150m后，依次向前翻打。
3.2.4沿空留巷控制效果
該留巷回采550m，經(jīng)觀測(cè)，巷幫切落矸石充滿巷幫并且在采后120m接頂壓實(shí)，巷道趨于穩(wěn)定，巷內(nèi)巷旁支護(hù)受力均勻。
3.3雙陽(yáng)礦西一采區(qū)左1層二片工作面概況
3.3.1基本情況
沿空留巷工作面位于西一采區(qū)左1層二片下料道，走向長(zhǎng)580m，煤厚0.9m，傾角17°，面長(zhǎng)150m。直接頂為1.0米細(xì)砂巖與粉砂巖，老頂為2.1米細(xì)砂巖互層，直接底為3.2米細(xì)砂巖。
3.3.2支護(hù)參數(shù)和施工工藝
巷道梯形斷面，錨桿支護(hù)，巷道凈寬：3.2m。頂板4排錨桿，間、排距1.0m×1.2m，另布置3排4.0米長(zhǎng)錨桿支護(hù)，間、排距1.5m×1.5m。下料道沿工作面推進(jìn)方向，打設(shè)切縫爆破孔，孔徑∮32mm，切頂角度與鉛垂方向呈25°，距下幫100mm，間距200mm。
動(dòng)壓區(qū)采用DZ25單體支護(hù)，超前20m為2排，柱距1.0m；工作面滯后支護(hù)采用DZ25單體支柱，架設(shè)2排，排距0.8米，柱距1.0米。
3.3.3沿空留巷控制效果
該留巷回采580m，巷內(nèi)巷旁支護(hù)受力比較均勻，達(dá)到預(yù)期使用目的。留巷成本每米719元/米，與原采取的圓木+編織袋墻體+頂板錨桿留巷工藝成本降278.7元。
4.啟示和建議
�、兕I(lǐng)導(dǎo)重視是關(guān)鍵。110工法看似一種施工工藝，過(guò)程中牽扯各個(gè)部門(mén)、各個(gè)系統(tǒng)。從施工工具消耗品，到隊(duì)伍安排、各線配合，都需要統(tǒng)一思想，全力以赴。如果責(zé)任不清，配合不到位，相互推諉扯皮，需要礦長(zhǎng)行政命令，一錘定音，這樣才能保證工程順利進(jìn)行。
②技術(shù)指導(dǎo)是基礎(chǔ)。從施工方案制定，各種技術(shù)參數(shù)合理選擇，到施工隊(duì)伍培訓(xùn)，現(xiàn)場(chǎng)施工指導(dǎo)，工作質(zhì)量驗(yàn)收把關(guān)，包括施工初期的現(xiàn)場(chǎng)跟班寫(xiě)實(shí)，都需要工程技術(shù)人員親歷親為，盡職盡責(zé)，保證施工設(shè)計(jì)嚴(yán)格兌規(guī)，施工質(zhì)量不走樣。
�、酃ぞ咴O(shè)備是手段。從各礦施工的情況來(lái)看，鉆機(jī)對(duì)工程進(jìn)度影響比較大，打眼時(shí)間長(zhǎng)，鉆頭消耗大。目前我們各礦打眼使用的鉆機(jī)五花八門(mén)，有普通錨索鉆機(jī)、自制滑軌式鉆機(jī)、1200鉆機(jī)、1300鉆機(jī)，效果都不是很好，需要我們下一步與相關(guān)廠家合作，研制專(zhuān)用雙臂鉆機(jī)，保證快速高效施工。
④施工隊(duì)伍是保證。施工過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)是頂板切縫，保證切縫效果就是施工人員的施工標(biāo)準(zhǔn)和施工質(zhì)量。正確使用鉆機(jī)，熟練操作流程，控制好打眼角度，保證孔底在一條直線上，這樣爆破后頂板能沿切縫斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)直接頂跨落充實(shí)空區(qū)，避免周期來(lái)壓老頂巖梁扭轉(zhuǎn)下沉，造成留巷巷道變形大，影響留巷質(zhì)量。
⑤施工技術(shù)參數(shù)要不斷優(yōu)化完善。切縫孔深度、角度、孔距、裝藥量、封孔長(zhǎng)度等技術(shù)參數(shù)，要根據(jù)采場(chǎng)地質(zhì)條件，如采高、上覆巖層巖性、周邊采動(dòng)情況等條件來(lái)確定。切縫鉆孔成孔后，要利用鉆孔窺視儀對(duì)每個(gè)鉆孔預(yù)裂爆破切縫效果進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)調(diào)整技術(shù)參數(shù)，真正做到切得開(kāi)下得來(lái)。
⑥留巷巷道寬度盡可能設(shè)計(jì)4.0m及以上，錨桿索網(wǎng)鋼帶聯(lián)合支護(hù)，皮帶道機(jī)軌合一，斷頂眼掘進(jìn)或安裝期間施工完成，給回采創(chuàng)造條件。綜采工作面留巷側(cè)第一部支架位置要預(yù)留空間，避免工作面因傾角變化導(dǎo)致支架上竄下滑，壓住切縫眼或加強(qiáng)錨索，頂板不能沿裂縫切落，不但影響切頂效果，而且破壞巷內(nèi)支護(hù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]何滿朝，張國(guó)鋒，苗沛沛，芙蓉礦區(qū)復(fù)合頂板煤層110工法原理及應(yīng)用研究，煤礦支護(hù)2016.3。
[]2何滿朝，張國(guó)鋒，苗沛沛，大同礦區(qū)堅(jiān)硬頂板110工法應(yīng)用研究，煤礦支護(hù)2016.3。
[3]何滿朝，高玉兵，郭志飚，王建文，檸條塔煤礦淺埋煤層快速回采110工法應(yīng)用研究，煤礦支護(hù)2016.3。
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