煤矿综采工作面端头切顶卸压技术研究与应用

煤矿综采工作面端头切顶卸压技术研究与应用

刘育博，贺瑞光

陕西陕煤榆北煤业有限公司， 陕西榆林， 719000

摘要：煤矿巷道综采矿井工作面巷道端头切顶深层卸压技术分析依据"切顶短壁梁"应力理论，改善了煤矿巷道顶部围岩浅层应力转移环境，将煤矿巷道顶部围岩浅层应力集中底部转移至深层底部，达到巷道稳定的目的，实现了无煤柱开采。本文通过介绍煤矿综采工作面端头切顶卸压技术的背景和其技术应用，来探讨端头切顶卸压技术的优点。

关键词：综采工作面 端头切顶卸压技术 优点

煤矿综采工作面有效推进施工过程中，所需要留空的巷道顶板会同时受到动压力的影响，对所需要留空的巷道根据实际工作情况分别采取巷道顶板临时补强预裂支护爆破设计、顶板临时预裂补强爆破支护设计、巷道临时预裂支护爆破设计等，达到有效消除位在临近巷道工作线平面上的煤体上方顶板应力点的集中，控制煤体采空区域的顶板应力垮落，提高巷道生产运行效率，降低成本的目的。现有的煤矿工作面在开采过程中，是将经过采煤之后的工作面巷道与煤层的未开采部分之间留设一段煤柱，在该段煤柱的前方布置下工作面巷道，以便进行后续的开采。在留设煤柱之后，原工作面巷道上方的顶板由于失去煤层的支撑而自然塌陷。现有先进技术设备具有解决如下的问题：首先，由于大型顶板动压冒顶、大面积顶板来回挤压等动压现象显现，造成顶板原有顺槽式地巷道大面积变形、工作面积小顶板难正常维护等自然灾害发生问题，影响矿井的安全生产；其次，留设煤柱根据巷道岩性、厚度确定，一般长达10米以上，造成资源浪费；再者，由于回采工作面压力一般超前工作面煤壁6至12米，采动超前压力高，造成事故多发。

一.煤矿综采工作面端头切顶卸压技术的背景

煤矿井下巷道翻修是其开采过程必不可少的一项艰巨工程，轻则简单补打锚杆锚索加强支护，重则繁琐扩帮挑顶注浆，重新打设锚杆锚索再加固。维修巷道不仅围岩稳定性低，还存在着严重顶板冒落冒顶风险，潜在威胁着井下矿工的生命安全，而且巷道维修所需费用甚至超过新掘巷道费用，给煤炭企业背上巨大经济包袱^[1]。故而煤矿采区集中巷或者大巷频繁失稳反复维修，正逐步成为煤矿最典型的疑难治理巷道工程。特别是采区集中巷或大巷单侧或双侧工作面回采到停采线位置，三机等重型设备安全撤离后工作面回采完毕时，也是采区集中巷或大巷发生变形破坏灾变的开始。

在煤矿生产实践中非常重视停采线的合理选取问题，但实践表明，尽管已经从充分延长停采位置距临近巷道的距离，但巷道仍然受到工作面回采后强烈的动压的扰动作用，导致采区集中巷或者大巷长久变形和破坏。

目前，针对这种情况，在实践中只能反复采用补打锚杆锚索进行维修，也可以采用注浆联合锚杆锚索补强加固的方法，但上述方法的治理效果都不尽人意，矿区巷道围岩的变形依然得不到控制，不得不继续反复加固维护，从而形成恶性循环。

二.煤矿综采工作面端头切顶卸压技术介绍

本发明的目的是提出一种工作面切顶卸压方法，以解决现有技术存在的问题。为实现上述目的，本发明提出一种工作面切顶卸压方法，包括如下步骤：

(1）首先利用煤层支护移动装置从固定距离达到煤层支护工作面第一千米距离的固定位置从煤层顶板下方开始由下向上移动进行煤层支护；

(2）从所述煤层支护驱动装置移到远离导线点的煤层顶板工作面的一侧，由并在煤层顶板下降的方向上进行切顶。在发明液压工作面剖开切顶煤层卸顶液压工作方法的一系列实施案例中，所述工作步骤为a：沿第一巷道方向顺着所在煤层卸顶工作面前方两侧的第一巷道和第二巷道轴线由下向上切开卸顶步骤b：沿第二方向顺着切顶线向上切顶，其中所述第二方向垂直于第一方向。

在有关本发明中的工作面采用切顶煤层卸压方法的一系列实施过程中，所述工作切顶卸压线段应平行于卸压煤层机的工作面。在应用本发明工作面的切顶卸压操作方法的一系列实施性案例中，所述切顶线与煤层工作面之间具有切缝间距。在应用本发明工作面的切顶卸压操作方法的一系列实施过程中，所述步骤a和所述步骤b中的切顶深度是煤层工作面高度的1.5倍^[2]。

在应用本发明工作面的切顶卸压操作方法的一系列实施中，支护装置为恒阻大变形锚杆或恒阻大变形锚索。煤矿综采工作面端头切顶卸压技术可以有效避免施工顶板顺槽冒顶、大面积顶板来回移压等动压条件显现现象造成的顶板顺槽施工巷道大面积变形，避免发生工作面顶板难正常维护等施工困难问题，降低了施工事故的发生概率。同时，相比于需要留设煤柱的现有技术，本发明同时能够减少资源的浪费^[3]。

三.煤矿综采工作面端头切顶卸压技术的优点

3.1沿空留巷切顶卸压是一个新的技术，也是一个新的采煤工艺。它可以解决上隅角瓦斯问题，采用沿空留巷切顶卸压以后就取消了上隅角。解决了传统u型立式通风扇在工作面上左右隅角瓦斯超限的设计问题。长期以来，制约煤矿原煤生产的重要瓶颈就是地质条件差、生产衔接跟不上，如果采用沿空留巷切顶卸压技术，可以有效缓解这一问题。

3.2该卸压技术可以有效缓解巷道衔接紧张的局面，因为沿一条空心预留巷道的切顶方向卸压，也叫110工法，就是向工作面上输送一条空留巷道，只送一条巷道，传统的一般都是一面两巷，这个无形之中剩下一条巷道，这对一个采掘衔接紧张的矿井来说能起到缓解生产衔接的效果。加强煤炭资源回收，追求效益最大化，是一个企业的应尽的责任和义务。沿空留巷切顶卸压技术的应用，可以有效回收煤炭资源，利在当下，功在长远。

3.3本发明的三机综采在工作面的三机切顶卸压操作方法中，综采在工作面的三机停采面一般预设在三机采煤区的巷区和三机采空区之间，在三机自停采面上方撤离以前，对三机停采面上方的采空覆和叠岩层之间进行一个垂直或横向上方的切割，从而有效率地化解并消除三机停采面上方的采空覆岩层高度和应力对三机采煤区和巷区上方的采空覆和叠岩层之间应力的直接影响，从根本上消除了作用到巷道的动压源，进而达到避免或者消除大巷或采区集中巷长期遭受高集中应力作用，最后达到实现保护永久性巷道的长久安全稳定。

采用本保护措施在撤离三机后，可以有效保证停留在采面上方的覆岩层自主移动落入两侧支护采空区内，既为覆岩层提供了自主下落空间，同时又不会使得覆岩层对其两侧的采煤隧道巷区和两侧采空区之间造成两侧采动巷道压力大的影响，还从而能有效率地降低两侧采煤隧道巷区的顶部保护层及煤柱的支撑应力集中值，从而对采煤巷道围岩的支撑结构稳定运动起到了非常好的保护支撑作用，有效率地避免采煤巷道顶部重复移动变形受到破坏，确保我国煤矿采煤巷道的长久安全使用，保证了我国煤矿安全高效率的生产。

四.结束语

综上所述，煤矿综采工作面端头切顶卸压技术通过利用预裂端头切缝进行爆破，在巷道局部应力范围之内切断综采工作面巷道顶板墙壁应力纵向传递，减弱遗留巷道局部顶板墙壁压力，再结合利用大口径变形锚索技术进行断层补强应力加固，控制巷道顶板应力下沉，使煤矿所剩遗留下的巷道顶板围岩砌块能够最大最有限度地充分发挥自身整体承载力的作用，减少所留巷道顶板变形，保证了所留巷道的效果，促进了煤矿工作的高效性和安全性。

五.参考文献

[1]王高伟.小保当矿强动压巷道切顶卸压-强帮护顶协同控制技术研究[J].煤炭技术，2021，40(09):55-59.

[2]崔计平.切顶卸压沿空留巷支护优化设计与应用[J].机械管理开发，2021，36(08):48-49.

[3]张小宾.综采工作面运用沿空留巷回采技术分析[J].陕西煤炭，2019，38(03):151-154.