双鸭山矿业集团110工法技术的研究应用论文
摘要：110工法是何满朝院士研究的切顶卸压沿空留巷最新成果，龙煤双鸭山矿业公司通过技术合作方式，引进该先进工艺并结合双鸭山矿区地质构造，通过攻关研究在薄煤层、中厚煤层、厚煤层切顶自成巷均获得了成功，并形成了一套较为完善的技术和性能可靠的配套设备。对解决煤矿深部灾害治理，加快生产准备，释放安全产能，降低生产成本，意义重大。
关键词：无煤柱；110工法；切顶卸压；自成巷工艺
1、引言
为了缓解矿井采煤工作面的接续，沿空留巷技术一直在双矿公司应用推广。该技术在提高煤炭回收率、减少煤柱塌落避免煤层着火、降低应力集中减少动力灾害等方面有明显优势。我公司各矿先后采用多种留巷方式，如矸石砌墙、煤粉掺水泥编织袋码墙、水泥预制砌块、似膏体充填等，虽然都有各自优势，但在沿空留巷的过程中仍存在沿空巷道受动压影响大、矿压显现剧烈、沿空巷道围岩变形大、不合理的巷旁支护等诸多问题。特别是由于采后备跟不上，造成后期巷道返修量剧增，维护成本升高，给生产准备带来很大难度。
2、110工法技术原理
无煤柱切顶卸压自动成巷110工法技术是目前国内最先进的留巷工艺。该工艺原理是将巷道岩体切断，将长臂岩梁转化为短臂梁。没有对顶板处理之前，巷道顶板为长悬顶的一部分，煤柱作为支撑结构。若煤柱强度不足以抵抗长臂梁的压力，巷道易产生大变形。110工法采用爆破超前预裂顶板，形成裂缝线，顶板岩体在周期来压作用下沿切缝线整体切断，碎胀的顶板矸石形成对上覆老顶岩梁支撑结构，控制老顶的回转和下沉变形。切落的.顶板形成巷帮，隔断老塘，从而保证工作面上（下）顺槽，实现单面单巷采掘模式。由于长臂梁转化为短臂梁，可在一定程度上减小悬臂梁荷载，有利于巷道的稳定。
3、工程情况
为保证110工法工艺顺利推广实施，2016年初公司先后组织两批工程技术人员去延安禾草沟矿、山西店坪矿考察学习，2016年12月下旬，双矿公司在东荣二矿南四区17层四面尝试110工法切顶自成巷工艺，取得突破性成果。目前，东荣二矿、东荣三矿、双阳矿分别在厚煤层、中厚煤层、薄煤层取得了成功。
3.1东荣二矿南四17层四面概况
3.1.1基本情况
切顶卸压沿空留巷工作面位于南四17层四面下料道，工作面走向长300m，煤厚3.0～3.5m，倾角17°，面长156m。无伪顶，直接顶为1.31米的细砂岩，老顶为3.0米的细砾岩。直接底为0.75m泥岩，往下2.6m中粒砂岩。
3.1.2支护参数和施工工艺
巷道梯形断面，“锚、网、带、帮锚、锚索”支护，巷道净宽3.4 m，中高3.5 m。顶板4排锚杆，间、排距2.0m×1.0m，布置3排锚索4.2m，间、排距：2.0m×1.5m。回采期间加强支护补打2排锚索，距下帮煤壁500mm布置。
切眼顶板提前预裂。回采前，沿切眼软帮侧下料道下帮往下30m位置，打设预裂爆破孔，孔径∮32mm，间距0.3m，孔深8m，隔孔装药。下料道沿工作面推进方向，打设切缝爆破孔，孔径为∮50，与铅垂方向夹角为15°，孔眼距为600mm，装药量为13卷药，一次性起爆4个爆破孔。
3.1.3 动压区加强支护参数
动压区采用DZ42单体支护，超前20m为2排，柱距1.0m；工作面煤壁后方采用DZ42单体支柱，滞后工作面100m打设3排单体及1排可缩U型钢。U型钢里侧挂6mm焊接钢筋网，外侧码一层粉煤灰丝袋。
3.1.4沿空留巷控制效果和效益
试验成巷300m，巷道造型不好，后期恢复开帮整形。每米造价9400元，合计费用282万元，原设计留煤柱造价2350元，合计费用70.5万元，比原施工留煤柱巷道费用高出211.5万元。但少掘一条巷道，多回收20m宽煤柱约1123.2万元，创经济效益911.7万元。
3.2东荣三矿东三16层一面概况
3.2.1基本情况
切顶卸压沿空留巷工作面位于东三采区16层一片皮带道，工作面走向长度555m，平均煤厚1.8m，倾角13°，面长179m。直接顶为1.1m厚灰色粉砂岩，老顶为7.2米的粉砂岩，直接底为5.0m厚细砂岩。
3.2.2支护参数和施工工艺
巷道梯形断面，巷道净宽3.4m，净高2.6m。顶板3排锚杆，间、排距1.0m×1.0m，布置2排∮17.8锚索，长6.3m，间距均为3.0m。回采期间加强支护补打2排∮21.8mm锚索，长度9.3m，间距2m。
切眼顶板提前预裂。皮带道沿工作面推进方向，打设切缝爆破孔，孔径∮50mm，孔深7.0m，分两根聚能管装药，一次性起爆5个爆破孔。
3.2.3动压加强支护参数
动压区采用DZ28单体支护，超前20m为2排，柱距1.0m；工作面滞后支护采用DZ28单体支柱，架设三排。预留巷道内三排单体滞后支护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，经观测，巷帮切落矸石充满巷帮并且在采后120m接顶压实，巷道趋于稳定，巷内巷旁支护受力均匀。
3.3双阳矿西一采区左1层二片工作面概况
3.3.1基本情况
沿空留巷工作面位于西一采区左1层二片下料道，走向长580m，煤厚0.9m，倾角17°，面长150m。直接顶为1.0米细砂岩与粉砂岩，老顶为2.1米细砂岩互层，直接底为3.2米细砂岩。
3.3.2支护参数和施工工艺
巷道梯形断面，锚杆支护，巷道净宽：3.2m。顶板4排锚杆，间、排距1.0m×1.2m，另布置3排4.0米长锚杆支护，间、排距1.5m×1.5m。下料道沿工作面推进方向，打设切缝爆破孔，孔径∮32mm，切顶角度与铅垂方向呈25°，距下帮100mm，间距200mm。
动压区采用DZ25单体支护，超前20m为2排，柱距1.0m；工作面滞后支护采用DZ25单体支柱，架设2排，排距0.8米，柱距1.0米。
3.3.3沿空留巷控制效果
该留巷回采580m，巷内巷旁支护受力比较均匀，达到预期使用目的。留巷成本每米719元/米，与原采取的圆木+编织袋墙体+顶板锚杆留巷工艺成本降278.7元。
4.启示和建议
①领导重视是关键。110工法看似一种施工工艺，过程中牵扯各个部门、各个系统。从施工工具消耗品，到隊伍安排、各线配合，都需要统一思想，全力以赴。如果责任不清，配合不到位，相互推诿扯皮，需要矿长行政命令，一锤定音，这样才能保证工程顺利进行。
②技术指导是基础。从施工方案制定，各种技术参数合理选择，到施工队伍培训，现场施工指导，工作质量验收把关，包括施工初期的现场跟班写实，都需要工程技术人员亲历亲为，尽职尽责，保证施工设计严格兑规，施工质量不走样。
③工具设备是手段。从各矿施工的情况来看，钻机对工程进度影响比较大，打眼时间长，钻头消耗大。目前我们各矿打眼使用的钻机五花八门，有普通锚索钻机、自制滑轨式钻机、1200钻机、1300钻机，效果都不是很好，需要我们下一步与相关厂家合作，研制专用双臂钻机，保证快速高效施工。
④施工队伍是保证。施工过程中最重要的环节是顶板切缝，保证切缝效果就是施工人员的施工标准和施工质量。正确使用钻机，熟练操作流程，控制好打眼角度，保证孔底在一条直线上，这样爆破后顶板能沿切缝断开，实现直接顶跨落充实空区，避免周期来压老顶岩梁扭转下沉，造成留巷巷道变形大，影响留巷质量。
⑤施工技术参数要不断优化完善。切缝孔深度、角度、孔距、装药量、封孔长度等技术参数，要根据采场地质条件，如采高、上覆岩层岩性、周边采动情况等条件来确定。切缝钻孔成孔后，要利用钻孔窥视仪对每个钻孔预裂爆破切缝效果进行检测，及时调整技术参数，真正做到切得开下得来。
⑥留巷巷道宽度尽可能设计4.0m及以上，锚杆索网钢带联合支护，皮带道机轨合一，断顶眼掘进或安装期间施工完成，给回采创造条件。综采工作面留巷侧第一部支架位置要预留空间，避免工作面因倾角变化导致支架上窜下滑，压住切缝眼或加强锚索，顶板不能沿裂缝切落，不但影响切顶效果，而且破坏巷内支护。
参考文献：
[1]何满朝，张国锋，苗沛沛，芙蓉矿区复合顶板煤层110工法原理及应用研究，煤矿支护2016.3。
[]2何满朝，张国锋，苗沛沛，大同矿区坚硬顶板110工法应用研究，煤矿支护2016.3。
[3]何满朝，高玉兵，郭志飚，王建文，柠条塔煤矿浅埋煤层快速回采110工法应用研究，煤矿支护2016.3。
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