宁夏煤炭学会学术论文集：智慧矿山研究成果

1.3.1 倾斜厚煤层“110工法”施工难点

本项研究拟解决金凤煤矿厚煤层自动成巷“110工法”的关键技术问题，主要包括：倾斜厚煤层自成巷“110工法”顶板压力估算问题，倾斜厚煤层自成巷“110工法”切顶关键参数设计问题，倾斜厚煤层自成巷“110工法”挡矸优化改造问题，倾斜厚煤层自成巷“110工法”矸石塌落成型、岩石碎胀规律、恒阻锚索支护机理、气体运移规律及控制问题等。通过具体工程应用研究，形成倾斜厚煤层切顶卸压自动成巷无煤柱安全开采与巷道支护技术。

1.3.2 “110工法”施工方法设计

根据掘进地质资料，以及工作面基本参数可以看出，该工作面采高大，煤层倾角大，属于倾斜厚煤层，侧向压力大。在“110工法”施工过程中，碎石帮侧向压力达到2.5～3.6兆帕。该矿依据相应理论计算，针对011810工作面不同地质条件地段，设计了相应的现场施工参数，将011810机巷沿切眼方向分为了0～100m及100～550m两种参数实施区域。其中0～100m，直接顶粉砂岩厚度小于9m，根据工作面倾角，设计切缝高度9m，角度为20度，恒阻锚索长度12.3m；100～550m直接顶粉砂岩厚度9m以上，并根据工作面倾角，设计切缝高度为10m，角度为5度，恒阻锚索长度12.3m。

“110工法”留巷的稳定性是留巷成功的关键，为保证切顶过程和周期来压期间巷道的稳定性，在对巷道顶板进行预裂切顶前需采用恒阻大变形锚索加强支护。根据巷道原有支护方式、巷道变形情况及矿压现象情况，共布设3列，切缝侧排距1000mm，恒阻锚索距巷帮500mm，与水平面夹角90°，该列恒阻锚索施工时加设W钢带；巷中布设一列恒阻锚索，排距1500mm，与水平面夹角90°；实体煤侧距实体煤帮500mm布设一列，与铅垂线夹角10°，排距3000mm。恒阻大变形锚索直径取为21.8mm，根据切缝参数及巷道顶板稳定岩层位置，锚索长度取12.3m，恒阻器长500mm，外径79mm，恒阻值为（33±2）t，锚索与巷道顶板垂直，预紧力不小于28t（如图2、图3所示）。

图2 恒阻锚索布置平面图

图3 恒阻锚索布置剖面图

1.3.3 “110工法”应用

1.3.3.1 恒阻大变形锚索施工(www.xing528.com)

恒阻大变形锚索具有恒阻、吸能、防冲等超常性能，能更有效地适应顶板变形，从而有效控制顶板。恒阻大变形锚索的施工是留巷成功的关键，011810工作面机巷设计断面为异矩形，依据现场实际情况，为保证恒阻锚索提供最大悬吊力、防止恒阻锚索铅垂受力发生剪切破坏，我们在恒阻锚索施工过程中，及时调整相应对策，设计研发了楔形托盘，并成功应用于现场工作中。

1.3.3.2 切顶爆破孔施工及爆破预裂

炮眼距机巷上帮200mm位置布置，炮眼距500mm；钻头直径为Φ46mm；孔深10m，沿工作面倾向与巷道顶板成85°夹角，炮眼在工作面开采前一次施工完毕。

工作面开采前，对切顶孔进行定向爆破，预裂切缝，形成切顶卸压预裂切缝线。现场爆破使用矿用二级乳化炸药，外径Ф32mm，长200mm。每个聚能炮孔在装药前，先在巷道内按照爆破装药设计参数从孔底聚能管开始连续装药，并安设雷管和引线，然后将引线穿过第二根聚能管，并将第二根聚能管与第一根聚能管用连接件连接，然后在第二根管内开始连续装药并安设引线，重复按照上述方法，依次完成全部聚能管装药。要求每个聚能管内采用连续装药，每个聚能管设置一个雷管，未装药聚能管则不需设置雷管。根据切缝高度及顶板岩性，011810工作面分区爆破参数经现场试验9m切缝孔爆破参数为43321，10m切缝孔爆破参数为44332。根据不同位置岩性确定最佳爆破参数，顶板岩体越硬，炸药量需相应增加。实验证明，爆破预裂后，对采煤没有影响。

1.3.3.3 防冲自移式挡矸

金凤煤矿依据011810工作面煤层倾角起伏较大、侧向压力大的地质特点，设计制作了011810工作面机巷架后自移式挡矸设备，随端头架前移，跟随端头支架形成挡矸空间。在现场取得了较好的效果，不仅为工人作业提供了安全空间，对切落矸石亦形成有效阻隔（如图4所示）。

图4 防冲自移式挡矸板设计图及实物照

1.3.3.4 综合防灭火

“110工法”留巷过程中，因未提前布置边界巷道辅助运料，不能及时对留巷段喷浆成巷。为最大限度减小采空区漏风，碎石帮里侧增设风筒布，配合柔性网对采空区进行封堵，隔离采空区及沿空留巷，杜绝瓦斯等有害气体涌出。同时，利用回风巷布置的黄泥灌浆管路，每周一次对采空区进行黄泥灌浆，综合防止采空区煤炭自燃。