切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术研究与应用.docx

切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术研究与应用蔡洪林1 ，尹贤坤1 ，汤朝均1 ，杨岳皎1 ，张国峰2( 1． 川煤芙蓉集团 白皎煤矿责任公司，四川 珙县 644501; 2． 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京 100083)摘要: 为解决高瓦斯煤层群开采保护层遗留煤柱所带来的冲击地压、煤与瓦斯突出等事故，提出了切顶卸压沿空留巷无煤柱开采的技术方案，实践表明: 切顶卸压沿空留巷技术实现了对采场的卸压作 用，成功地保留了工作面机巷作为邻近工作面风巷，消除了保护层遗留煤柱带来的不利影响，并为以后 沿空留巷技术和切顶技术的应用提供借鉴。关键词: 沿空留巷; 采场; 切顶; 卸压; 无煤柱开采中图分类号: TD324; TD713文献标志码: A文章编号: 1008 － 4495( 2012) 05 － 0015 － 04上、下段，上 段 ( B4 上1 ) 厚 为 0． 5 ～ 0． 7 m，平 均 厚0． 6 m，下段( B4 上2 ) 厚为 0． 4 ～ 0． 9 m，平均厚 0． 6 m， 含夹矸 0． 2 ～ 1． 5 m，平均厚 0． 6 m; 二煤层( B4 ) 厚0． 3 ～ 1． 8 m，平均厚 1． 0 m; 三煤层( B3) 厚 1． 0 ～ 2．0 m，平均厚 1． 3 m; 四煤层( B2 ) 厚 1． 4 ～ 3． 1 m，平 均厚 1． 8 m。二煤层上分层与二煤层层间距为 16． 5～ 27． 0 m，平均间距为 22． 0 m; 二、三煤层层间距 1．通过多年来对煤层群瓦斯的治理研究，实践表明开采保护层是治理煤层群瓦斯最有效、最经济的 手段［1 － 2］。然而随着对保护层治理瓦斯的研究不断 深入，保护层残留煤柱的不利影响也逐渐凸显［3 － 4］， 如: 残留煤柱一般不能回收，大大浪费了煤炭资源， 造成经济损失; 在残留煤柱的高应力区掘进巷道易 引发冲击地压事故; 在残留煤柱的高应力区掘进巷 道易引发煤层瓦斯突出和瓦斯爆炸事故; 预留护巷 煤柱受力破坏过程中造成的采空区透风易引发瓦斯 和火灾等事故( 包括巷道煤柱自燃区和采空区自然 发火区) 。特别是在较大深度的煤层群中，此类问题 更加严重。为此，川煤集团白皎煤矿联合中国矿业 大学进行科技攻关，提出了在白皎煤矿 2422 上 工作 面进行切顶卸压沿空留巷无煤柱开采实践的技术 方案。8 ～ 6． 1 m;三、四煤层层间距 1． 8 ～ 4． 2 m。煤层倾角 7° ～ 14°，平均倾角 10°。工作面基本顶为飞仙关页岩，厚 85 m，灰绿色泥 岩夹少许砂质泥岩，有时变为灰岩; 直接顶为浅— 深灰色灰岩( 含生物碎屑) ，厚 0． 2 ～ 1． 0 m，坚固性 系数为 6 ～ 8; 伪顶为灰色炭质泥岩，厚 0． 1 ～ 0． 2 m。 底板为黏土岩，厚 0． 2 ～ 1． 3 m，灰色，不显层理，含植 物碎屑。1工程概况2切顶卸压沿空留巷技术切顶卸压沿空留巷是一项新的留巷工艺，也是2422 上 工作面煤层属于二煤层上分层( B4 上 ) ，属保护层开采。2422 上 工作面位于 24 盘区西翼第二分 段，北为 2412 上 工作面( 未布置) ，南为 2442 上 工作面( 未 布 置) ，西 为 井 田 边 界，东 为 24 区 轨 道 上 山、24 区总回风上山、24 区胶带上山( 正在布置) 。2422 上 工作面走向长 483 m，倾斜长 171 m，可 采储量 81 767 t，地质构造较复杂。二煤层上分层 ( B4 上 ) 坚固性系数为 2 ～ 4，密度 1． 65 t / m3 ，分为一项系统工程，由工作面的不断推进而逐步实现和完成。切顶卸压沿空留巷技术主要包括: ① 工作面 开采前，对即将进行切顶卸压沿空留巷的巷道进行 加固支护; ②工作面开采前，对即将进行切顶卸压沿 空留巷的巷道进行顶板预裂爆破定向切缝，切断预 留巷道与采空区顶板在一定深度内的联系; ③ 工作 面回采，已进行顶板定向预裂爆破的巷道逐步进入 采空区，利用老顶来压，采空区顶板断裂下沉，自动 成巷; ④机巷预留作为下一工作面风巷。收稿日期: 2012 － 02 － 09; 2012 － 08 － 20 修订基金项 目: 国家基础研究 发 展 计 划 ( 973 计 划) 项 目 ( 2006CB202200)作者简介: 蔡洪林( 1981—) ，男，四川江安人，工程师，主 要负责矿井规划和国债工程。支护方式切顶卸压沿空留巷技术所保留的巷道要经历掘 进和采煤两次强烈的采动影响，矿压显现十分剧烈， 根据矿压显现普遍规律和白皎煤矿自身矿压显现特·15·2． 1矿业安全与环保2012 年 10 月第 39 卷第 5 期点，确定此次联合支护的总体思路是针对井下具体复杂的地质条件，特别