无煤柱自成巷110工法规范.docx

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无煤柱自成巷110工法规范

中华人民共和国能源行业标准

无煤柱自成巷110工法规范

CodeforNo-pillarMiningwithGob-entryRetainingofthe110Method

1总则

1.0.1为加强无煤柱自成巷110工法（以下简称110工法）的应用和推广，规范110工法设计、施工、监测和验收的技术要求，保障无煤柱自成巷工程的质量和安全，制定本规范。

1.0.2新建、改扩建、生产矿井的新工作面开采，应优先采用110工法。

1.0.3110工法的设计、施工、监测和验收除应符合本规范外，还应符合国家和行业现行的有关标准规定。

2术语

2.0.1无煤柱自成巷no-pillarminingwithgob-entryretaining

工作面煤层回采后，在矿山压力作用下，采用预裂切缝技术使顶板垮落，利用原巷道并经加强支护形成新巷道，作为下一个工作面的回采巷道。

2.0.2110工法110miningmethod

每个工作面只需掘进一条巷道，另一条巷道由相邻工作面在回采过程中通过切顶卸压技术自动形成，且无需留设面间煤柱。

2.0.3顶板定向预裂切缝directional-predeterminedcrackandcuttingofroof

对回采巷道采空区侧顶板进行定向预裂爆破，将顶板按设计位置切开。

2.0.4定向预裂爆破装置directional-predeterminedcrackblastingdevice

由专用的定向拉裂爆破管、固定器和定向推进器组成。

按设计要求实施现场装药、定向、连续推进等工序，炸药爆炸后，爆轰冲击波沿拉裂爆破管两侧的聚能孔释放能量，产生顶板定向预裂切缝。

固定器和定向推进器分别在拉裂爆破管安装过程中起到固定和定向的作用。

2.0.5恒阻大变形锚索largedeformationandhighconstantresistanceanchor

新型锚索，主要由恒阻器、钢绞线、方形托盘、锚具等组成，能够在巷道围岩发生大变形时产生滑移变形，并保持恒定的工作阻力。

2.0.6多托锚杆multi-traybolt

新型锚杆，主要由螺纹钢杆体、三角托盘、方形托盘、螺母等组成，如图2所示。

通过设置多个托盘（包括三角托盘及小托盘等）提供锚固力，起到控制巷帮围岩变形的作用。

1—三角托盘2—小托盘（若干）3—螺纹钢杆体4—大托盘5—螺母

图2多托锚杆示意图

2.0.7远程实时自动监测技术remotereal-timeautomaticmonitoringtechnology

能够自动、实时连续采集数据，并能自动存储、无线发射数据，远程接收、分析的监测技术，主要包括压力监测和位移监测两类技术。

2.0.8裂缝率crackingratio

顶板预裂爆破孔内裂缝长度与炮孔深度的百分比。

2.0.9挡矸支护结构ganguepreventionstructure

巷旁支护结构，主要由工字钢支柱（U型钢支柱）、金属网、单体液压支柱（切顶护帮支架）等组成，安装在巷道采空区一侧，防止切顶后采空区冒落矸石涌入巷道。

2.0.10切顶护帮支架supportofroofcuttingandroadwaysidewallprotecting

110工法专用的新型支撑式支架，主要由顶梁、底座和立柱等部件组成，安装在巷道采空区一侧，具有支撑巷道顶板和挡矸的功能。

3基本规定

3.0.1本规范优先适用于以下条件：

1110工法实施工作面煤层厚度不大于4m；

2110工法实施工作面煤层倾角不大于25°；

3110工法实施工作面埋深不大于1000m；

4110工法实施工作面顶板不受强含水层威胁。

当上述条件不满足时，应先进行试验工作面设计和应用，根据应用效果，制定可行性实施方案后参照本规范执行。

3.0.2本规范使用时，应根据工程地质条件和开采技术条件等因素，编制专项施工组织设计和作业规程，并经矿总工程师审查批准。

3.0.3专项施工组织设计、作业规程应提出明确的工程质量标准和要求，制定相应的安全、质量保证措施。

3.0.4当自成巷过程中发生以下情况时，必须对作业规程进行修改，并重新审批：

1地质条件发生重大变化；

2施工环境发生重大变化；

3遭受不可抗力；

4主要技术方案发生重大变化。

4技术准备

4.1一般规定

4.1.1110工法应采用以下主要技术：

顶板定向预裂爆破技术、恒阻大变形锚索支护技术、挡矸支护技术和远程实时自动监测技术。

4.1.2110工法应用前应收集采区地质、水文地质、致灾因素和开采技术等资料。

4.1.3110工法的实施应根据自成巷条件和特点，确定专项施工技术、工艺、方法和材料。

4.2基础资料

4.2.1110工法实施前，应收集下列地质资料：

1采煤工作面地质说明书；

2采煤工作面及巷道附近钻孔柱状图；

3煤层顶板底板岩石力学参数；

4.2.2110工法实施前，应收集下列技术资料：

1矿井总体设计；

2采煤工作面作业规程；

3巷道掘进作业规程；

4本采煤工作面或邻近采煤工作面矿山压力监测资料。

5设计

5.1一般规定

5.1.1110工法设计的内容应包括施工工艺设计、预裂切缝设计和支护设计。

5.1.2支护设计应包括顶板恒阻大变形锚索支护、巷旁挡矸支护和巷内临时支护设计。

5.1.3切缝爆破施工前，应根据切缝爆破试验方案进行现场试验，以确定最佳爆破参数。

5.2通风设计

5.2.1采用110工法前，应形成两条巷道进风，另一条巷道回风的通风系统。

5.2.2对于低瓦斯、不易自燃煤层，宜采用本工作面两条巷道进风，下一工作面巷道回风的Y型通风方式，新鲜风流经过工作面后，乏风经过留巷段排出本工作面，Y型通风方式如图3所示。

1—回风巷2—运输巷3—进风巷4—回风下山5—轨道下山6—皮带下山

图3工作面Y型通风方式示意图

5.2.3对于高瓦斯、自燃和易自燃煤层，宜采用本工作面进风巷、下一工作面进风巷进风，本工作面运输巷回风的W型通风方式，新鲜风流经过留巷段和工作面后，乏风经过本工作面运输巷排出。

1,3—回风巷2—运输巷4—回风下山5—轨道下山6—皮带下山

图4工作面W型通风方式示意图

5.2.4对于煤与瓦斯突出煤层，采用运输巷进风，回风巷回风的U型通风方式时，留巷段可采用密闭并铺设低负压瓦斯抽采管道抽采瓦斯，待采空区一侧巷帮稳定后可喷浆封闭。

1—回风巷2,3—运输巷4—回风下山5—轨道下山6—皮带下山7—低负压瓦斯抽采管道

图5工作面U型通风方式示意图

5.3工艺设计

5.3.1110工法施工工艺应包括采煤工作面前的恒阻大变形锚索支护、预裂切缝钻孔施工、预裂爆破，以及采煤工作面后的巷旁挡矸支护、巷内临时支护和巷道修复等工艺，各施工工艺应按顺序施工。

5.3.2恒阻大变形锚索施工应超前采煤工作面不小于100m。

5.3.3顶板定向预裂切缝钻孔施工应按照爆破设计方案进行，并滞后恒阻大变形锚索施工不小于50m，超前采煤工作面不小于50m。

5.3.4顶板定向预裂切缝爆破施工应超前采煤工作面不小于50m。

5.3.5工作面开采后，应在采煤工作面液压支架支护范围内进行巷旁挡矸支护和巷内临时支护，待采空区覆岩稳定后，可逐步撤除稳定区域的巷内临时支护。

5.4恒阻大变形锚索支护设计

5.4.1恒阻大变形锚索长度可按下式计算：

LH=HF+2.0

（1）

式中：

LH—恒阻大变形锚索长度，m；

HF—预裂切缝高度，根据公式（3）计算，m。

5.4.2单位面积内恒阻大变形锚索的数量可按下式计算：

N=K（Pn/P0）

（2）

式中：

N—单位面积内恒阻大变形锚索的数量，根；

Pn—单位面积内顶板压力，kN；

P0—恒阻大变形锚索恒阻值，kN；

K—安全系数，1.1～1.3。

恒阻大变形锚索设计间距宜为1～2m，根据原支护情况和顶板岩性情况综合选取。

5.4.3巷道净宽度大于4.2m时，宜设计2排恒阻大变形锚索，排距宜为1.0m～1.5m，采用错位形式布置。

5.4.4切缝侧恒阻大变形锚索距设计预裂切缝面的距离宜为300mm，误差±50mm。

5.5预裂切缝设计

5.5.1顶板定向预裂切缝钻孔角度应根据工作面采高确定，应符合下列规定：

1当HC≤1m时，β=15°～20°；

2当HC＞1m时，β=10°～15°。

其中：

β为预裂切缝钻孔与铅垂线夹角，°；HC为工作面采高，m。

5.5.2顶板定向预裂切缝高度可按下式计算：

HF=（HC-ΔH1-ΔH2）/（K-1）（3）

式中：

HF－预裂切缝高度，m；

ΔH1－采场顶板下沉量，m；

ΔH2－采场底板底臌量，m；

K－采场顶板碎胀系数，取值范围1.3~1.5。

5.5.3留巷开始位置和停采线应采取特殊的爆破参数，宜采用扇形钻孔进行爆破。

5.5.4顶板定向预裂切缝钻孔直径宜为46～48mm。

5.5.5顶板定向预裂切缝距巷帮的距离应不大于200mm。

5.5.6顶板定向预裂切缝钻孔间距可按表1选取。

表1顶板定向预裂切缝钻孔间距

顶板特性

硬岩顶板

软岩顶板

破碎顶板

复合顶板

间距/mm

450~550

500~600

550~650

450~650

5.5.7顶板定向预裂切缝钻孔药卷布置方式应符合下列规定：

1顶板定向预裂爆破单个药卷长度为200mm，直径为32mm；

2根据顶板岩性的不同，定向预裂切缝爆破钻孔内不同岩性段的每米装药量可按表2选取，并经现场试验确定。

3封孔长度宜为1.5m～2.5m，且应符合现行《煤矿安全规程》。

表2顶板定向预裂切缝钻孔岩性分段每米装药量

钻孔岩性

页岩段

泥岩段

砂岩段

砂泥岩互层

装药量（个）

1~2

1~3

2~5

1~5

注：

本表炸药消耗量是基于煤矿许用炸药确定。

5.5.8拉裂爆破管参数应符合下列规定：

1拉裂爆破管外径为42mm，内径为36.5mm；

2拉裂爆破管总长度可按下式计算：

LJ=LF-LK（4）

式中：

LJ—拉裂爆破管总长度，m；

LF—切缝炮孔深度，m；

LK—封孔长度，m。

5.6挡矸支护设计

5.6.1巷旁挡矸支护体系应根据采煤工作面采高（HC）进行选择，并应符合下列规定：

1当HC≤1m时，可采用单体液压支柱+矿用工字钢支柱+金属网组成的非可缩柱-网挡矸支护体系；

2当1m＜HC≤2m时，可采用单体液压支柱+可缩U型钢支柱+金属网组成的可缩性柱-网挡矸支护体系；

3当2m＜HC≤4m时，可采用切顶护帮支架+单体液压支柱+可缩U型钢支柱+金属网组成的架-柱-网挡矸支护体系。

5.6.2巷旁挡矸支护体系应符合下列规定：

1挡矸单体液压支柱距切缝线距离宜为100～150mm，单体液压支柱间距宜为600～800mm；

2金属网宜采用直径不小6mm的高强焊接钢筋网；

3工字钢支柱宜采用11号矿用工字钢，间距600～800mm，沿切缝线与单体液压支柱间隔布置；

4U型钢支柱宜采用型号不小于29U型钢，间距600～800mm，沿切缝线与单体液压支柱间隔布置；

5.6.3顶板分层垮落时，可采用多托锚杆进行挡矸支护，多托锚杆应符合下列规定：

1多托锚杆由螺纹钢杆体、三角托盘、方形托盘、螺母等构成；

2多托锚杆拉拔力、扭矩应满足巷帮支护的要求，巷帮变形稳定后扭矩不小于100Nm；

3帮部每排可放置2～3根，锚杆间排距宜为1000mm×1000mm，误差不大于±200mm；

4多托锚杆安装完成后杆体外露长度不大于50mm。

5.7临时支护设计

5.7.1工作面成巷后，应增设临时支护进行护巷，临时支护包括单体液压支柱+顶梁或切顶护帮支架+单体液压支柱+顶梁等支护方式。

5.7.2单体液压支柱+顶梁的支护方式应符合下列规定：

1当巷道宽度小于4m时，单体液压支柱宜布置2～3列；

2当巷道宽度不小于4m时，单体液压支柱宜布置3～4列；

3单体液压支柱间距宜为600～1000mm，排距宜为600～800mm，每排单体液压支柱（2～4根）架设一根顶梁。

5.7.3切顶护帮支架+单体液压支柱+顶梁的支护方式应符合下列规定：

1切顶护帮支架宜布置1～2列；

2切顶护帮支架在留巷稳定段20m后方可回撤，留巷稳定段应根据矿压监测结果确定。

6施工

6.1一般规定

6.1.1施工现场应具备适用的施工技术标准，健全的质量管理体系。

6.1.2施工现场应有能够满足连续施工的物资储备和供应渠道，合理做好资源配置。

6.1.3现场使用的主要材料、半成品、成品、构配件应进行现场验收，按有关规定进行复验。

6.1.4现场施工用设备、工器具应完好，并符合施工组织设计的要求。

6.1.5施工各工序应按施工技术标准进行质量控制，每道工序完成后应进行质量检查，并形成质量检查记录。

6.1.6自成巷巷道施工前，应结合110工法施工特点对现场施工人员进行安全、质量和施工工艺培训。

6.2恒阻大变形锚索支护施工

6.2.1恒阻大变形锚索钻孔施工应符合下列规定：

1应采用锚索钻机按设计施工；

2钻孔角度与顶板岩层垂直；

3钻孔直径为28～30mm；

4扩孔直径为85～90mm；

5扩孔深度为500～600mm。

6.2.2恒阻大变形锚索安装应符合下列规定：

1采用树脂锚固剂锚固，且锚固长度不小于1500mm；

2锚索外露长度不大于300mm；

3在锚索锚固1小时后安装托盘、锁具并实施预紧，锚索预紧力应不小于280kN；

4待预裂切缝爆破施工距离超过20m后，对恒阻大变形锚索实施二次复紧，预紧力应不小于280kN。

6.3预裂切缝施工

6.3.1预裂切缝钻孔施工前，应严格按照设计参数，在顶板相应位置标记预裂切缝钻孔眼位。

6.3.2应采用专用钻机施工切缝钻孔，所有切缝钻孔应位于同一平面。

6.3.3预裂切缝钻孔装药应符合下列规定：

1拉裂爆破管装药在巷道内完成，装药量符合设计要求；

2预裂切缝钻孔内可安设多个拉裂爆破管，相邻拉裂爆破管在安装时使用专用连接件连接；

3一个预裂切缝钻孔内安装多个拉裂爆破管时，由内到外按顺序逐个装入孔内并连接雷管脚线，各雷管脚线应穿过下方的拉裂爆破管。

6.3.4每个装药拉裂爆破管内应安装一个雷管，每个钻孔内全部雷管用串联方式连接，各钻孔之间应采用母线并联连接。

6.3.5拉裂爆破管安装时，应通过固定装置将拉裂爆破管固定在孔内，并采用定向装置调整拉裂爆破管聚能方向与巷道走向一致，完成后使用炮泥封孔。

6.3.6预裂爆破应采用正向装药、一次起爆的方式。

6.4挡矸支护施工

6.4.1工作面推进过程中，宜在巷道切缝侧挂设金属网，金属网尺寸根据巷高设定，一端与巷帮顶部网搭接，另一端与底板接触。

6.4.2巷旁金属网挂设完毕后，工作面支架推移前，应按照设计使用单体液压支柱和可缩U型钢支柱（或工字钢支柱）进行挡矸支护，挡矸支护滞后支架距离应不大于1000mm，可缩U型钢支柱（工字钢支柱）埋入底板深度应不小于300mm。

6.4.3多托锚杆施工应符合下列规定：

1工作面移架后，根据设计间距及支架后巷道沿空侧采空区顶板垮落矸石堆积高度放置多托锚杆；

2多托锚杆安装时将最外侧托盘和螺母装入锚杆，并在金属网上固定，此时并不预紧；

3应在锚杆压实后对锚杆进行预紧。

6.5临时支护施工

6.5.1巷旁挡矸支护安装完成后，应立即进行该断面巷道的临时支护施工。

6.5.2应按照设计参数在巷内安装单体液压支柱（切顶护帮支架），顶部架设矿用工字钢作为横撑，顶板不平整时需使用木板或其他材料将顶梁与顶板之间的空隙填满。

6.5.3回撤施工应符合下列规定：

1根据现场监测结果，巷道基本稳定后，在架后120～200m段，可采用“隔一排撤一排”的方式回撤单体液压支柱和切顶护帮支架；

2采用“隔一排撤一排”的方式回撤后，若回撤区域连续三天内的顶板下沉速率小于3mm/d，可采用“隔一排撤两排”的方式继续回撤巷内临时支护的单体液压支柱；若回撤区域连续一周内的顶板下沉速率小于1mm/d，可回撤剩余全部单体液压支柱。

7监测

7.1一般规定

7.1.1采用110工法时，应根据采煤工作面及巷道矿压监测方案，制定自成巷专项监测方案，其监测内容应包括不同切顶参数和支护参数下的巷道应力和巷道变形监测。

7.1.2自成巷监测系统应监测采煤工作面超前支承压力、基本顶周期来压、下一采煤工作面二次采动影响等多个阶段的巷道矿压。

7.1.3应建立健全自成巷监测体系，包括组织机构、管理制度、测控方案、测控报表。

7.1.4监测工作应由专人负责，并将定期监测的数据填入记录表中，进行处理分析。

监测分项工程质量验收记录表见附录A。

7.1.5自成巷施工过程中，应通过矿压监测系统分析采煤工作面和巷道的矿压显现在时间和空间上的分布规律，及时调整自成巷设计和施工方案。

7.1.6巷道内应力监测和巷道变形监测的测点应采用测站式布置，且测点宜布置在同一断面内。

7.2巷道应力及变形监测

7.2.1巷道应力及变形监测应包括切顶卸压影响范围内工作面液压支架受力监测、恒阻大变形锚索受力和变形监测、巷道表面非对称变形监测、巷道顶板非对称受力监测和碎胀系数监测等内容。

7.2.2切顶卸压影响范围内工作面液压支架受力及缩量监测应符合下列规定：

1应采用安装立柱压力传感器的方式，对切顶卸压前后采煤工作面液压支架的受力变化进行监测；

2液压支架压力监测测点的布置：

距自成巷50m范围以内，应每隔3～5个液压支架布置一个测点；大于50m时，每隔10个液压支架布置一个测点；

3工作面液压支架受力不小于其额定工作阻力的75%。

7.2.3恒阻大变形锚索受力和变形监测应符合下列规定：

1监测内容包括恒阻大变形锚索承受载荷和锚索钢绞线与恒阻器的相对位移量；

2监测点间距为20～50m；

3恒阻大变形锚索预紧力不小于280kN，其变形不大于350mm。

7.2.4巷道表面非对称变形监测应符合下列规定：

1监测内容包括巷道两帮不同位置的相对移近量，顶底板不同位置的相对移近量、顶板下沉量和底板底臌量等；

2监测点间距为10～20m；

3顶板下沉量不大于巷道高度的10%；两帮移近量不大于巷道宽度的10%。

7.2.5巷道顶板非对称受力监测应符合下列规定：

1监测内容包括巷道顶板不同位置处支护体（单体液压支柱、切顶护帮支架、门式支架等）的受力变形情况，以及巷道顶板在恒阻大变形锚索锚固范围内的离层情况；

2监测点间距为20～50m；

3巷内临时支护受力不小于其额定工作阻力的80%。

7.2.6碎胀系数监测应符合下列规定：

1监测内容包括采空区顶板岩层冒落前的厚度和冒落后的碎胀高度；

2监测点间距为20～50m。

8安全生产、职业健康及绿色施工

8.1一般规定

8.1.1应建立健全安全生产、职业健康以及绿色施工管理体系和管理制度。

8.1.2施工组织设计和施工方案中应有专门的安全生产、职业健康以及绿色施工内容，制定明确的目标和相关技术保障措施。

8.1.3施工现场技术交底及培训内容应包括安全生产、职业健康及绿色施工，并有相关记录。

8.1.4施工现场应建立安全生产、职业健康及绿色施工的日常检查及评价机制，制定持续改进措施。

8.2安全生产

8.2.1现场施工必须遵守国家有关煤矿安全生产的法律、法规、规章、标准和技术规范。

8.2.2应加强安全生产管理，建立健全各级负责人、各部门、各岗位安全生产责任制。

8.2.3预裂爆破时，一次爆破钻孔数量不应超过10个。

8.2.4预裂爆破前应对爆破区域前后20m范围内的管路、电缆和开关等采取保护措施。

8.2.5进行自成巷巷道施工时，宜制定防漏风措施，且防漏风措施应符合下列规定：

1、进行自成巷挡矸支护施工时，在巷道顶板切缝线处吊挂柔性风筒布等材料，隔离采空区；

2、采空区覆岩运动稳定后，采取向碎石帮喷射混凝土、化学浆液等的措施封闭采空区；

3、采用Y型通风时，调节通风系统为运输巷和原回风巷进风，下一工作面的运输巷回风的方式，并在原回风巷隅角处施工密闭墙。

8.2.6应根据煤层自燃发火期、工作面推进情况、风量监测、CO浓度监测和瓦斯监测等，确定自成巷巷帮喷浆封闭施工滞后工作面的距离。

8.2.7自成巷巷道施工过程中，应在巷道内布置监测探头，对巷道漏风量、回风流气体成分等进行监测。

8.2.8若自成巷巷道不满足巷道的正常使用要求，应及时进行修护，以满足下一工作面的使用要求。

8.3职业健康

8.3.1施工组织设计以及作业规程中应有井下作业环境的热害、粉尘、噪音、有害气体等的防治措施。

8.3.2施工恒阻大变形锚索钻孔时应采取湿式凿眼等措施。

8.3.3应在预裂爆破的下风流50m范围内采用净化水幕进行防尘，并在起爆前开启喷雾。

8.3.4对自成巷巷帮进行喷射混凝土、化学浆液等施工作业时，应当采取潮喷或者湿喷工艺，喷浆机应配备防尘装置，并在距离喷浆作业点下风流100m范围内设2道置风流净化水幕。

8.3.5自成巷巷道施工时，应采取消声、吸声、隔声、减振等技术措施，优先选用低噪声设备，巷道内作业地点的噪声不宜超过85dB（A）。

8.3.6作业人员健康检查及培训应符合下列规定：

1对新工人进行岗前职业健康检查，控制就业禁忌症，并建立职业卫生健康档案；

2把职业病防治知识及劳动卫生知识列入新员工的培训内容中；

3加强职业病危害学习培训，定期组织员工学习职业病危害和职业卫生常识。

8.3.7自成巷巷道在施工过程中，空气的温度不得超过26℃，超过时应采取下列措施：

1加强通风，提高风速，适当增大风量；

2隔绝热源；

3减湿降温或增湿降温；

4当上述措施不足以消除井下热害时，可采取人工制冷降温。

8.3.8职业健康受到影响的作业人员应按《煤矿职业安全卫生个体防护用品配备标准》AQ1051的规定配备相应的安全卫生防护用品。

8.4绿色施工

8.4.1施工现场应编制绿色施工方案或施工专项措施，并符合下列规定：

1有减少资源浪费和环境污染等的措施；

2有改善作业条件、降低劳动强度、节约人力资源等的措施。

8.4.2巷内临时支护材料及其使用应符合下列规定：

1采用不易损坏且可循环复用的支架；

2加强对单体液压支柱工作状态的检查，及时处理发现的问题，减少损坏；

3制定回收临时支护材料的措施，提高循环利用率；

4可采用小绞车回收预留巷道、废弃巷道中的可回收支护材料。

9验收

9.1一般规定

9.1.1采用110工法施工时，一条自成巷巷道应划分为一个单位工程，每月自成巷施工进度可划分为一个分部工程，每个分部工程宜按恒阻大变形锚索支护、预裂切缝、挡矸及巷内临时支护等主要施工工序划分为分项工程。

9.1.2施工单位应对每一施工工序、分项工程质量进行自检，并应做好施工自检记录。