張少華

（山西汾西礦業(yè)雙柳煤礦，山西 柳林 033000）

現(xiàn)有留設(shè)煤柱的采煤工藝及采煤技術(shù)相對于無煤柱開采有煤炭回收率低、順槽變形嚴重、易出現(xiàn)冒頂事故，甚至導致煤與瓦斯突出等危險；無煤柱采煤技術(shù)的研究，不但能提高煤炭的回收率，更能降低煤礦發(fā)生頂板事故，是未來煤礦綠色開采發(fā)展的方向之一。

1 雙柳煤礦采用“110工法”施工可行性分析

1.1 對產(chǎn)量的影響

根據(jù)在曙光煤礦實地考察結(jié)合雙柳煤礦的實際條件，回采工作面采用“110工法”施工，基本不會對工作面產(chǎn)量造成影響，但采用“110工法”施工需一支固定隊伍（80人）專門配合綜采隊負責將回采工作面端頭支架更換為邁步棚子進行端頭支護。

1.2 工作面銜接情況

1.2.1 二采區(qū)銜接情況

根據(jù)二采區(qū)23（4）09運巷（1 140 m）、209切割巷（133.5 m）的單進速度和23（4）11工作面實際推進度可以計算出，23（4）09切巷與23（4）11材巷貫通時間與23（4）11工作面回采至23（4）09切巷位置時間點重合，23（4）11材巷留巷576 m后期可以作為23（4）09材巷使用?？梢钥紤]在23（4）11工作面實施“110工法”。

1.2.2 三采區(qū)銜接情況

三采區(qū)根據(jù)現(xiàn)在的采掘部署情況，33（4）15工作面已經(jīng)形成系統(tǒng)，計劃于2021年10月16日初采，當33（4）17工作面于2022年11月4日初采初采時，33（4）15工作面已經(jīng)回采結(jié)束，33（4）15運巷可以為33(4)17工作面的回采提供需要，可以考慮在33（4）15工作面實施“110工法”。

2 “110工法”施工步驟

1）恒阻錨索加強支護：超前回采工作面至少150 m進行恒阻大變形錨索鉆孔施工，恒阻錨索施工及安裝，嚴格按照設(shè)計的參數(shù)加固支護巷道，同時在切縫側(cè)沿著巷道走向采用W鋼帶配合恒阻錨索的支護方式來提高整體支護性能。

恒阻錨索加強支護排距為1~2根/m錨索，為有利控制頂板一般恒阻錨索主要布置在切縫側(cè)。根據(jù)施工經(jīng)驗判斷，結(jié)合巷道原有支護方式及參數(shù)，恒阻錨索需垂直于頂板布置。恒阻錨索選用Φ21.8 mm，恒阻器長度450 mm，Φ85 mm，恒阻值≥32 t，預緊力＞25 t。

2）頂板預裂爆破工藝：超前回采工作面100 m進行預裂爆破切縫，即從切眼處開始施工爆破鉆孔，鉆孔施工參數(shù)為：間距500 mm，深度11 000 mm,與垂直方向夾角為15°。爆破前每個鉆孔必須安設(shè)聚能管，每根聚能管長度1 500 mm，鉆孔封泥長度不小于2 000 mm的情況下按要求把聚能管截斷使用，其中各種爆破孔需要的聚能管為11 000 mm（6根×1.5 m），具體裝藥量及爆破方式根據(jù)現(xiàn)場試驗效果確定。在確保恒阻錨索超前加強支護≥50 m的條件下，沿工作面推進方向，對順槽頂板進行爆破預裂，形成切頂缷壓切縫線，一次性完成整個順槽爆破預裂切縫。

3）端頭支架側(cè)擋矸支護：巷內(nèi)設(shè)計門式支架臨時支護，巷幫采用可縮性U型鋼支架護幫。當回采面推過后，及時在爆破切縫側(cè)擋矸支護，在采空區(qū)側(cè)間距不＞500 mm處安設(shè)可縮性U型鋼，每兩根可縮性U型鋼為一組之間鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片。防止漏風現(xiàn)象出現(xiàn)，采用鋼筋網(wǎng)片配合風筒布在采空區(qū)側(cè)和可縮性U型鋼外鋪設(shè)，高度為5 100 mm，上下邊延長300 mm，延長部分分別搭接固定在頂?shù)装迳希瑫r進行完整封閉，風筒布搭接寬度為300 mm，靠近巷道側(cè)風筒布噴漿時取出重復利用，鋼筋網(wǎng)內(nèi)測風筒布不再取出。

4）架后臨時支護（工作面煤壁0~300 m段）：采用DW35-250/100X懸浮支柱配合π型鋼梁“一梁四柱”進行超后支護。棚間距為0.6 m，物料運輸采用單軌吊進行運輸。

5）噴射高分子材料，需在頂板完全垮落并形成穩(wěn)定后，拆除風筒布并對未垮落充分的地段進行充填補噴，達到巷道成型滿足標準，待進入穩(wěn)定區(qū)（架后200 m后）進行噴射高分子材料封堵。

6）回撤架棚支護，隨著工作面的推進，逐漸回撤穩(wěn)定區(qū)支護材料，直至留巷完成。

3 經(jīng)濟效益

采用“110工法”施工費用投入情況見表1和下頁表2。

表1 留巷階段支護材料使用費用統(tǒng)計情況

表2 留巷階段支護材料使用費用統(tǒng)計情況

留巷階段支護材料未考慮單體支柱、π型鋼梁、門式支架以及礦用新型無機加固材料費用。根據(jù)曙光煤礦目前支護用量估算，每米需消耗新型無機加固材料費用30元/m，單體支柱（1 400元/根，0.6 m排距，每排支設(shè)4根）、π型鋼梁（660元/根，0.6 m排距，每排支設(shè)1根）為可復用材料，每米需支護單體支柱6.7根，π型鋼梁1.67根，根據(jù)集團公司支護單體和金屬頂梁消耗指標（支柱1‰每月、金屬頂梁3‰每月），按照回采工作面180 m/月計算，留巷段按照500 m加強支護范圍考慮，則消耗支柱和π型鋼梁費用為35.2元/m。人工費用根據(jù)留巷巷道維護，每月需安排80人的隊伍專門進行此項作業(yè)。按照人均工資8 600元/人計算，則每月人工費用為68.8萬，平均3 822元/m。留巷礦壓監(jiān)測設(shè)備（由專業(yè)單位提供）投入費用，根據(jù)曙光煤礦目前投入測算約為950元/m。留巷作業(yè)前需購買切巷鉆孔鉆機，根據(jù)曙光煤礦經(jīng)驗，按照2臺布置，前期購買鉆機投入72萬元，均攤至每米費用約360元/m（按照服務留巷2 000 m考慮）。留巷期間瓦斯治理費用按照雙柳煤礦目前抽采費用估算約為300元/m，排水費用約為（包括水溝、水倉施工）180元/m。采用“110工法”施工，需投入1.68萬元/m，不包括大型設(shè)備（門式支架、巷修機、膠輪車）費用。

采用采用“110工法”施工產(chǎn)生經(jīng)濟效益。每米可回收煤量29.2（煤柱寬度）×3.6（采高）×1.39（容重）=142 t/m，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，142×50%（精煤回收率）×1 260（精煤單價）=8.94萬元/m。則與留煤柱護巷開采相比，采用切頂卸壓沿空成巷新技術(shù)可以少掘一條巷道，掘進成本為5 508元/m（參考店平煤礦），試驗巷道采用無煤柱開采沿空留巷切頂卸壓技術(shù)生成的利潤=（煤柱回收增收效益）8.94萬元+5 508元（節(jié)約巷道施工費用）-1.68萬元（項目施工總投入費用）=7.8萬元/m。

二采區(qū)采用“110工法”施工，23（4）09材巷可以少掘576 m巷道，增加效益7.8×576=4492.8萬元。采用切頂卸壓沿空留巷無煤柱開采技術(shù)避免了煤炭資源損失，延長了礦井服務年限，解決了掘接替緊張的難題，并具有安全生產(chǎn)效益，建議在二采區(qū)23（4）11工作面試驗“110工法”的應用。

4 結(jié)語

巷道原支護要經(jīng)過三次采動強烈壓力的影響，而原有的錨桿（索）支護很難滿足留巷的要求；通過頂板定向爆破預裂切縫技術(shù)，切斷了局部頂板的礦山壓力傳遞，進而利用部分頂板巖層壓力及巖體，達到并實現(xiàn)了自成巷和無煤柱開采及長壁開采110工法效果，即回采一個面、僅需掘進一條順槽、另一條順槽自成巷，真正意義上實現(xiàn)了無煤柱開采。同時，主要的工序有超前施工，并且可以平行作業(yè)，在不影響回采速度的前提下，能夠達到高效回采；工藝既簡單，又有效降低了工人的勞動強度，能夠保證安全生產(chǎn)；相比傳統(tǒng)留巷開采方法，極大的減少了成本支出，并且有效控制了沿空巷道的受力狀態(tài)，大幅度降低了巷修工程，實現(xiàn)低成本高效率開采；少掘一條順槽，直接避免了掘進期間事故的發(fā)生，同時解決了礦井采掘銜接失調(diào)問題，大大提高了煤炭回收率，實現(xiàn)了生產(chǎn)集中化和高產(chǎn)高效的目的；切頂卸壓不僅降低了工作面范圍內(nèi)的周期壓力而且解決了受巷道內(nèi)壓力影響變形嚴重的問題，從而保證了生產(chǎn)安全。