摘要：基于唐山沟煤矿8#煤层切顶卸压无煤柱自动成巷开采技术的成功应用和实践，为了进一步解决矿井常规留煤柱开采存在的巷道掘进率高、煤炭资源浪费严重、回采巷道应力集中难以管理等问题，唐山沟煤矿开始了12#煤层8214工作面的切顶卸压无煤柱自动成巷开采技术的应用和实践工作。在实践过程中，发现留巷纵向压力传递对留巷成型及采后巷道管理影响较大，特别是当采后留巷单体柱回撤时机的选择和巷道纵向压力传递规律不匹配时，会造成留巷顶底板移近量大、留巷副帮片帮严重等问题。为了解决以上问题，通过对8214工作面10组监测站点单体柱压力计采集压力数据的分析和总结，得到8214工作面沿空留巷压力显现规律，对采后单体柱回撤时机进行合理性选择，使得留巷顶底板结构保持较好的形态，保障回采作业安全。
关键词：无煤柱开采；沿空留巷；压力传递；显现规律；单体柱回撤
Law of pressure appearance along goaf roadway in 8214 face of 12# coal seam in Tangshanggou Coal Mine
LI Shao-peng
（Shanxi Zhongxin Tangshanggou Coal Industry Co.，Ltd.，Datong 037002，China）
Abstract：Based on the successful application and practice of automatic roadway mining technology in Tangshanggou coal mine，the roadway excavation rate is high and the waste of coal resources is serious，in order to further solve the problem that the roadway excavation rate is high and the coal resources are wasted seriously in the mining of conventional coal pillar mining in Tangshanggou coal mine. It is difficult to manage the stress concentration of mining roadway. Tangshanggou coal mine has started the application and practice of automatic roadway mining technology of cutting top and releasing pressure and no coal pillar in 8214 face of No. 12 coal seam. In the process of practice，it is found that the longitudinal pressure transfer of the retaining roadway has a great influence on the formation of the retained roadway and the management of the post-mining roadway，especially when the timing of the single pillar of the retained roadway after mining is not matched with the rule of the longitudinal pressure transfer of the roadway. The problem is that the roof and bottom plate of the retaining roadway are moving near by a large amount，and the side help of the retaining roadway is serious. In order to solve the above problems，through the analysis and summary of the pressure data collected by the single column manometer in 10 groups of monitoring stations in 8214 working face，the law of pressure appearance along the goaf of 8214 face is obtained，and the reasonable timing for the recovery of the single pillar after mining is selected. So that the roof and floor structure of the roadway to maintain a good shape，to ensure the safety of mining operations.
Keywords：non pillar mining；gob-side entry retaining；propagation of pressure；manifestation law；single column retreat
随着第三次矿业科学技术变革[1]的深入开展，借助于中煤集团重大科技项目的大力推进，切顶卸压无煤柱自动成巷开采技术在唐山沟煤矿成功应用[2-3]，截至目前已成功回采11个工作面，合计减少掘进巷道4218 m，回收煤柱资源14.6万t，创造经济效益850余万元。
该技术利用超前预裂爆破方法[4-5]对巷道顶板进行切顶，有限切断巷道及采空区顶板之间应力传播途径，从而减弱实体煤帮内部应力集中现象，不仅大幅降低了应力峰值，而且使得应力集中区远离巷帮，转移到实体煤帮深部位置。
但是，在唐山沟煤矿12#煤层8214工作面的首次应用和实践过程中，发现留巷纵向压力传递对留巷围岩及顶板结构影响较大，特别是当采后留巷单体柱回撤时机的选择和巷道纵向压力传递及动压显现规律不匹配时，会造成留巷顶底板移近量大、留巷副帮片帮严重等问题。
因此，掌握切顶卸压无煤柱自动成巷回采工作面推采期间留巷纵向压力传递及动压显现规律显得尤为重要，合理的单体柱回撤时机选择完全可以保证留巷顶底板结构保持较好的形态，并且顶底板移近量落在较小的变化区间，留巷巷道使用功能不受影响，能够更好地保障回采作业安全。
1 8214工作面围岩特征
8214工作面所开采的煤层为侏罗系中统大同组12#煤层，为近水平煤层，倾角平均4 °，结构简单，无夹矸，平均厚度1.85 m，普氏系数2.5。
煤层伪顶为致密灰色粉砂岩，随采随落；直接顶为泥岩、粉砂岩、中砂岩，厚度平均14.9 m，采后冒落较充分，对开采影响不大；本煤层无老顶赋存。煤层直接底为炭质泥岩、粉砂岩，老底为粉砂岩，较硬，如表1所示。
表1 顶底板岩性汇总表
Table. 1 Summary of lithology of roof and floor
2 监测站点布置及数据采集方法
2.1 监测站点布置
监测站点均布置在沿空留巷，从工作面切眼起0 m处为第一个站点J1，依次在25 m、50 m、75 m、100 m、150 m、200 m、250 m、300 m、350 m处布置J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9、J10共10个监测站点，如图1所示。
图1 监测站点布示意图
Figure.1 Monitoring site layout intention
2.2 监测仪器选型
监测仪器为沿空留巷第二排密集DZ25-25/100型单体柱配合YHY60（A）型矿用本安型数字压力计，如图3所示，以安设在单体支柱上的压力计显示读数为分析数据。
图2 监测仪器示意图
Figure.2 Monitoring instrument diagram
2.2 监测时间及方法
监测时间为2016年6月16日至2017年3月27日，每3天采集一次压力计读数，如表2所示，（以J1点采集数据为例）。
表2 监测数据汇总表
Table.2 Summary of monitoring data
3 监测数据分析结果
利用每个监测站点的原始数据绘制“压力数据-采集时间-推采进尺变化曲线”，通过曲线上的压力峰值、谷值以及对应的推采位置来分析留巷压力传递及动压显现规律，如图3所示。
图3 “压力—时间—进尺”变化曲线
Figure.3 "Pressure-time-advance" curve
通过该压力曲线可以看出，J1站点在工作面推采至13.5 m时，压力值处于谷值19.8 MPa，之后巷道顶板压力持续增大，直至工作面推采至75 m处顶板压力达到峰值23.4 MPa后，基本趋于稳定。
使用同样的分析方法，对其余9个监测站点的压力原始数据进行分析，得到8214工作面沿空留巷动压显现区域分析统计表，如表3所示。
表3 动压显现数据分析统计表
Table.3 Statistical table of dynamic pressure presentation data analysis
从此表可以看出，8214工作面沿空留巷顶板压力增大最小范围0～3.6 MPa，最大范围0～16.9 MPa，平均增大范围0～10.16 MPa；动压显现起始位置最小4.5 m处，即采后4.5 m开始出现动压显现，动压显现起始位置最大23.8 m处，即采后23.8 m开始出现动压显现，动压显现开始的平均位置为采后15.21 m；动压显现结束位置最小34.5 m处，即采后34.5 m动压显现结束，顶板压力趋于稳定状态，动压显现结束位置最大135.0 m处，即采后135.0 m动压显现结束，顶板趋于稳定状态，动压显现结束的平均位置为采后77.21 m。
4 结 论
1、唐山沟煤矿12#煤层8214工作面切顶卸压无煤柱开采沿空留巷平均在采后15 m处出现动压显现，采后77.21 m动压显现结束，顶板压力趋于稳定状态。
2、理论上沿空留巷单体支柱密集支护在采后77.21 m时开始回撤便可以避开巷道围岩动压显现区域，但是根据巷道实际监测数据以及巷道推采区域的地质构造情况，回撤位置置于采后150 m～170 m时，既符合施工现场的安全要求，又能够保证沿空留巷巷道形态不受大的采动影响，巷道使用功能保存完好，完全能满足后续使用。
3、该结论对唐山沟煤矿12#煤层其他区域的切顶卸压无煤柱自动成巷开采技术应用及实践具有指导意义。
参考文献：
[1]何满潮，宋振骐，王安，杨汉宏，祁和刚，郭志飚. 长壁开采切顶短臂梁理论及其110工法—第三次矿业科学技术变革[J].煤炭科技，2017，1：1-13．He Manchao，Song Zhenqi，An Wang，Yang Hanhong，Qi Hegang，Guo Zhibiao. The theory of cutting roof and short arm beam in long wall mining and its 110 engineering method-the third innovation of mining science and technology[J].Coal science and technology，2017，1：1-13.
[2] 蔡峰. 坚硬顶板切顶卸压无煤柱开采技术研究[J].矿业安全与环保，2017，44（5）：1-5．Cai Feng. Study on the technology of roof cutting and unloading without pillar in hard roof [J]. Mining safety and environmental protection，2017，44（5）：1-5.
[3] 毛怀勇.唐山沟煤矿切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术[J].煤炭工程，2016，48（8）：12-14．Mao Huaiyong. Mining technology without pillar of cutting roof and unloading pressure along gob in Tangshangou coal mine [J]. Coal engineering，2016，48（8）12- 14.
[4] 何满潮，陈上元，郭志飚，杨军，高玉兵. 切顶卸压沿空留巷围岩结构控制及其工程应用[J].中国矿业大学学报，2017，46（5）：959-969．He Manchao，Chen Shangyuan，Guo Zhibiao，Yang Jun，Gao Yubing. Surrounding rock structure control and engineering application of cutting roof relief roadway along goaf [J]. Journal of the University of Mining and Technology of China，2017，46（5）：959-969.
[5] 何满潮，郭鹏飞，王炯. 破碎顶板切顶留巷采空区顶板垮落特征试验研究[J].煤炭科技，2017，3：1-7．He Manchao，Guo Pengfei，Wang Jiong. Experimental study on the characteristics of roof caving in goaf with broken roof cutting and retaining roadway [J]. Coal Science and Technology，2017，3：1-7.
注释：
* 变化范围“﹢、﹣”表示压力值增大或者减小。
* 压力显现起始位置和结束位置“﹢、﹣”表示采前或者采后。
作者简介：李少鹏（1988—），男，山西大同人，山西中新唐山沟煤业有限责任公司，工程师。
论文作者:李少鹏1
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/16
标签：工作面论文; 巷道论文; 顶板论文; 压力论文; 煤层论文; 唐山论文; 位置论文; 《基层建设》2019年第21期论文;