山西吕梁离石永宁煤业有限公司
厚煤层坚硬顶板切顶卸压无煤柱
自成巷设计方案
（初稿）
山西吕梁离石永宁煤业有限公司
太原理工大学采矿工艺研究所
山西矿院坤泰能源有限公司
二零二零年三月
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目录
第一部分设计图纸 1
第二部分方案设计 8
一．方案设计 8
二．设计参数表 11
第三部分施工设计 14
一．切顶成巷施工工艺设计 15
二．恒阻锚杆索施工方法 15
三．聚能爆破切缝施工方法 16
第四部分监测设计 17
一．矿压监测目的 18
二．矿压监测站布置 18
三．试验段监测内容 19
四．日常监测内容 20
第一部分
设计图纸
图1.110202工作面留巷钻孔位置平面图
说明：
工作面位置无钻孔，为进一步直观掌握实验顺槽的顶板岩性变化，作为留巷设计的地质依据，对10202运输顺槽补打岩性孔进行顶板岩性窥视。
图1.2切缝钻孔及恒阻锚索布置示意图
说明：
切顶缷压自动成巷施工的具体参数需要现场论证给出，但总体施工过程如下：
第一步：超前工作面110m，按所设计的支护参数施工恒阻大变形锚索加固巷道。
第二步：按工作面推进方向，超前工作面80m，按设计参数施工双向聚能拉伸爆破孔，依次进行预裂爆破，形成切顶卸压预裂缝。
第三步：紧跟工作面后方，按设计位置布置巷旁交叉密集单体和工字钢点柱，并及时在密集支柱的采空侧铺设复合网（钢筋网+铁丝网），并用铁丝与支柱绑扎固定。巷内按设计布置五排加强单体柱，一直到工作面后方200m位置。
第四步：待周期来压后，顶板垮落稳定后，整理巷道形状满足使用要求，并喷射混凝土，保证巷道稳定。
第五步：暂定200m外，巷道压力稳定后，先撤去第三、五排单体，根据矿压实测确定是否回撤第二、四排单体，预期保留第一排单体和工字钢作为留巷永久支护。
图1.3永宁10202运输顺槽原支护断面图
图1.4挡矸支护设计图
（a）常规开采（b）留巷开采
图1.5端头支架位置优化布置断面图
图1.6装药方式图
（a）平面图
（b）断面图
图1.7切顶线位置、滞后支护与监测布置示意图
第二部分
方案设计
一、设计方案
1．巷内基本支护
为了控制切顶过程和周期来压期间巷道的稳定，在实施顶板预裂切缝前采用恒阻大变形锚索加固巷道，并在开切眼与运输顺槽交叉处用W钢带连接恒阻锚索。巷内采用恒阻锚索支护，见图1.1。构造发育区域，可以补打一排恒阻锚索，间距2.4m，见图2.1。
图2.1构造发育区域切顶线位置、滞后支护与监测布置断面示意图
恒阻大变形锚索直径为21.6mm，长度11200mm，恒阻器可伸长量不小于450mm，恒阻值为35t；切顶侧恒阻锚索排拒为1200mm；恒阻锚索沿均沿垂直方向布置，预紧力不小于21t。
每根锚索使用锚固剂K2340型3卷、Z2340型2卷。
聚能爆破切缝
（1）顶板恒阻大变形锚索加固后，超前工作面110m，按设计参数施工双向聚能拉伸爆破孔，沿工作面推进方向，依次进行预裂爆破，形成切顶卸压预裂切缝线，锚索长11.2m。切眼至90m范围内，切缝孔深13m；90m以外，切缝孔深15m。
（2）双向聚能管采用特制聚能PVC管材加工而成，双向聚能管外径为42mm，内径为36mm，管长1500mm。每根聚能管内安装两发雷管，正向装药，每根聚能管内的两发雷管并联连线，聚能管和聚能管之间的雷管采用串联连线，将扣盖扣紧，炮孔和炮孔之间采用串联连线。
（4）聚能爆破采用聚能爆破采用二级煤矿水胶炸药，药卷规格32mm×200mm（重200g,三级乳化），封孔长度不小于2m，采用黄泥封实。
（5）爆破孔眼距为500mm。
（6）顶板精准定向预裂爆破采用聚能管不耦和装药，在井下作业现场进行装药，当班使用当班装药。装药方式可采用连续装药、间隔装药、二隔一装药、三隔一装药、四隔一装药5种方式进行试验。现场根据窥视仪观察空孔或相邻装药孔间裂纹情况，最终确定装药方式。暂定四孔连续装药隔一个孔，一次起爆的切缝孔数量不得大于10个，正向装药爆破。
（7）聚能切缝爆破沿爆破切顶线布置，爆破切顶线布置见平面图1.7，其中在工作面回采前对沿空巷道采空区侧向顶板实施聚能爆破切缝。装药结构参数如表1.1所示。5554432指切缝深度为13m时，共用7个聚能管，分别装入的药卷数量。
表2.1分区装药结构参数
分区
施工长度/m
切缝深度/m
切缝角度/°
装药结构
封泥长度/m
Ⅰ区
0-90
13
15
5554432
2.5m
Ⅱ区
90-800
15
153.0m
注意：由于10202工作面煤层上方存在厚度13.7m的坚硬灰岩，工作面切顶范围将较为稳定，因此工作面端头架后悬板长度较长。为