针对凤凰山煤矿厚层坚硬顶板条件下工作面沿空留巷难度大,留巷变形严重的情况,结合顶板移动规律,采用顶板预裂爆破技术,利用采场周期来压沿空切顶,形成上覆基本顶岩梁的支撑结构,控制基本顶的回转和下沉变形,实现卸压作用。结合154307工作面沿空留巷工艺特征,分析了坚硬顶板条件下沿空留巷充填系统工艺流程、顶板预处理手段、留巷内辅助加强支护方式,并对留巷期间围岩移近速度等活动规律进行观测分析。留巷后巷道断面8 m2以上,巷道顶板完整稳定。

为实现坚硬厚层顶板条件下沿空留巷,基于工作面上覆岩层运移规律,采用数值模拟软件UDEC分析采空区侧岩层悬臂状态对留巷围岩变形影响,计算结果说明,随着侧向悬臂长度的增加,留巷变形明显加大;采用超前深孔预裂爆破技术缩短采空区侧悬臂的长度,控制上覆岩层的回转和下沉变形,实现卸压;形成了采动应力影响段留巷加强支护成套技术;对留巷矿压规律进行观测分析,留巷巷道断面保持8m2以上,实现了坚硬厚层顶板条件下沿空留巷。

当煤层上方为坚硬厚层老顶覆盖而无软弱直接顶赋存、或者直接顶较薄时,对顶板预裂爆破卸压,通过理论证明切缝角度的选择影响沿空留巷顶板的结构变化,选择合理的切缝角度,不但可以优化顶板结构,同时减轻了巷内巷旁支护的压力。以米山煤矿15103工作面为工程背景,通过理论与模拟相结合确定了15103工作面最佳切缝角度为20°,并在现场进行实施应用。通过对现场锚索与支架的受力监测,验证了爆破切顶卸压的效果,对于切顶卸压沿空留巷技术的推广应用具有重要的借鉴意义。