立项背

现阶段煤炭井工开采均采用长壁采煤法，需要留设较多煤柱，会造成资源的大量损失。为保证煤炭生产持续健康发展，提高煤炭资源回收率，避免动压开采，延长矿井服务年限，无煤柱开采配套设备与工艺的发展

主要方

工作面主运输巷、辅运输巷、切巷永久支护仍采用原有支护形式

(1)主运巷超前支护区长度为30m，仍采用液压单体支柱支护

(2)辅运留巷超前支护长度为40m，使用门式液压支架替代单体液压支柱支护，门式液压支架间距设计为1.26m，需门式液压支架33架，按割煤步距推进步距循环支护

利用智能链臂切顶机机械切顶代替传统爆破切顶

三、原

“无煤柱开采切顶卸压沿空自动成巷技术”。该采煤方法是通过人为切顶，切断顶板的应力传递路径，减少采空区侧煤体受到回采动压对巷道的影响。在工作面煤层回采前，在回采巷道沿将要形成的采空区侧定向预裂顶板形成切顶巷，待工作面煤层回采后，在矿山压力作用下，顶板沿预裂切顶线自动切落形成巷帮，即隔离采空区又保持该巷道的完整性，该巷道供下个工作面服务，且其受顶板作用力大大减少，能保证巷道使用期间的稳定性，从而将传统一面双巷改变为一面单巷采掘模式，减小采掘比，实现无煤柱开采

四、实施应用前后效果（益）情况对

单体柱支护与门式支架支护对比（以1000米巷道长度为例

(1)原方案材料费

切顶留巷超前支护40米，需146根液压单体柱；架后支护200米，需1200根液压单体柱（液压单体柱为3.5米）；挡矸单体需400根，挡矸U型钢需2000根（29U型钢为3m，永久使用不回收）

液压单体柱1746根×2050元/根=358万元，29U×3m型钢2000根 × 240.24元/根=48万元，合计材料费用406万元

(2)原方案人工费

按照切顶留巷（1000米）超前支护、架后支护循环工作量计算，至回采结束共需支设12000次液压单体柱，按每天80根单体20人支设算，需160天完成。根据650元/每人×20人/每天×160天=208万元（含各种附加费）

(3)现方案支护及车辆租赁费

切顶留巷超前支护需门式支架33架，架后门式支架需160架。共计193架×10万元/架=1930万元，门式支架采用分期租赁的方式，按8年分期结算，每面需支付租赁费用120万元。特种支架车130万元×2辆=260万元，按每月7.6%的使用费算需107万元。合计租赁费用227万元

挡矸单体需400根，挡矸U型钢需2000根（29U型钢为3m，永久使用不回收）

液压单体柱400根×2050元/根=82万元，29U×3m型钢2000根 × 240.24元/根=48万元，合计材料费用130万元

（4）现方案人工费

按照切顶留巷（1000米）循环支护工作量计算，至回采结束共需支回门式支架1588次，按照每天2车3人支设10架，需160天完成，根据650元/每人×12人/每天×160天=124.8万元

（5）初步测算原支护方案首个工作面材料、人工投入总费用约614万元，新方案材料、人工投入总费用为482万元，在不计算原方案单体液压支柱和工字钢等重复投入资金的情况下，新方案仍是非常的经济合理

2 、爆破切顶和机械切顶对

⑴切割效率、效果分

根据岩石硬度系数的不同，链锯切顶机的切割速度也不一样，一般煤矿顶板多为砂岩性质硬度系数为f1-10，大理石硬度系数为f8-25，大理石硬度要远远大于砂岩，链锯切顶机切割速度为0-4米/小时，取平均值2米/小时，每天按二个班16小时计算可切割32米/天

爆破切顶一台DCA-45型钻机每天可打孔40个，按照每孔步距0.5米，每天可实现20米的超前距离。爆破切顶还受制于爆破品审批领用的限制，严重影响爆破预裂的施工进度

采用链锯切顶机切顶，切缝均匀平整，能够按照设计深度要求完全切透顶板，而爆破切顶根据现场情况看实际预裂效果不是很理想，采后最长有近20米古塘顶板未塌落，还需打放顶孔人工强制放顶

⑵安全分

采用链锯切顶机机械切顶时，工作面仅单人操作一台机器运转，安全性高，而人工打孔爆破预裂切顶，工作面需存放大量雷管炸药，且需在古塘实行二次爆破，存在很大的安全影患

⑶切顶成本分析（按切顶1000米计算

原方案：切顶爆破时每孔需外径Φ32×200mm/药卷约14卷，煤矿许用毫秒延期电雷管5枚，双向聚能管约7米，依据塔山矿三盘区8304工作面切顶打孔爆破费用为例，包括材料、劳务费用等每延米需4286元，总计费用约428.6万元

新方案：KLJ7型链锯切顶机总功率75kw，每小时耗电75度，链锯切顶机消耗刀片、润滑脂、链条，成本为：刀片300个，12元/个；链条用800小时 ，13500元/根；润滑脂25Kg、 12元/kg；耗材成本为90元/延米，合计每面约9万元；电量消耗为75kw×16小时/天×160天×1.5元=28.8万元；人工费用650元/人×8人/天×160天=83.2万元。总计费用约121万元

初步测算原切顶方案首个工作面材料、人工投入总费用约428.6万元，新切顶方案材料、人工投入总费用为121万元，新方案比原方案更安全经济合理

五、可推广应用范

推广应用前景：链臂锯+门式支架组合保障无煤柱工作面的回采，可以有效提高回采率，降低吨煤成本，减少操作工人的劳动强度，提高了安全系数，具有良好的社会价值和推广价值