“三軟”煤層聯(lián)合支護(hù)工藝探索

摘要： “三軟”煤層巷道支護(hù)一直是煤炭生產(chǎn)研究中的一項(xiàng)重點(diǎn)，巷道支護(hù)困難，翻修量大，嚴(yán)重制約礦井的高產(chǎn)高效。嵩山煤礦技術(shù)人員對(duì)影響“三軟”煤層支護(hù)的諸多因素積極進(jìn)行探索，長(zhǎng)期總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，積極探索出適宜在偃龍礦區(qū)“三軟”煤層的支護(hù)形式，有效控制巷道的強(qiáng)烈變形，消除支護(hù)安全隱患，解決“三軟”煤層的支護(hù)難題。 　 　

關(guān)鍵詞： 三軟煤巷，煤層支護(hù)，耦合支護(hù)

嵩山煤礦位于河南省偃師市城南的鞏義市與登封市交界處，礦井井田范圍地處偃龍煤田嵩山井田中東部。礦井開采山西組 二 ₁ 煤層，煤層厚度在 0.8-5.2m 之間，平均厚度約 4.42m 。由于本區(qū)范圍內(nèi)受滑動(dòng)構(gòu)造影響，煤體組織疏松，強(qiáng)度低，硬度系數(shù)小于 0.3 ，煤層頂?shù)装鍨樯百|(zhì)泥巖及炭質(zhì)泥巖，屬于“三軟”煤層。

嵩山煤礦原采煤工作面開采前，先在近 二 ₁ 煤層的 L ₇ 石灰?guī)r中布置巖石集中巷，掘進(jìn)聯(lián)巷（石門）揭露煤層，在揭煤點(diǎn)掘進(jìn)順槽，順槽采用木支護(hù)，由于煤（巖）體受內(nèi)部構(gòu)造力等影響，存在較大的內(nèi)應(yīng)力，順槽斷梁折柱多，支護(hù)、維修困難，且容易發(fā)生生產(chǎn)安全事故，嚴(yán)重制約了礦井的高產(chǎn)高效。為此本礦技術(shù)人員 積極探索出適宜于偃龍礦區(qū)“三軟”煤層的支護(hù)形式。 　 　

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1 原因分析及對(duì)策制定 　 　

針對(duì)巷道的變形情況，本礦技術(shù)人員對(duì)影響“三軟”煤層支護(hù)的各種因素進(jìn)行研究分析，通過(guò)分析論證認(rèn)為： ① “三軟”煤層巷道設(shè)計(jì)不合理，需優(yōu)化巷道設(shè)計(jì)，增加工作面長(zhǎng)度，減少巷道掘進(jìn)率； ② 巷道壓力大，順槽支護(hù)的強(qiáng)度小，支護(hù)材料不能滿足巷道承壓要求，需將 U29 型鋼改為 U36 型鋼； ③ 原掏槽卸壓方式不合理，不便于控制，操作起來(lái)比較困難，需采取可控的卸壓措施，控制卸壓范圍。 　 　

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2 ? 優(yōu)化巷道設(shè)計(jì) 　 　

（1）L ₇ 灰?guī)r賦存穩(wěn)定，所需支護(hù)費(fèi)用低，設(shè)計(jì)在 L ₇ 灰?guī)r中布置工作面上下巖石集中巷，每隔 150-200m 布置聯(lián)巷（石門）揭煤（圖 1 ）。按照這種巷道布置方式，工作面上下順槽采用分段掘進(jìn)，不僅能夠保證回采工作面的生產(chǎn)連續(xù)性，同時(shí)由于選擇了適當(dāng)?shù)拿合镩L(zhǎng)度，可適當(dāng)降低煤巷維修量，并且?guī)r石集中巷布置在L ₇ 灰?guī)r中對(duì)工作面排水及集中運(yùn)輸都非常有利。這種巷道布置方法，集中巷不僅可以作為上一工作面的進(jìn)風(fēng)巷，同時(shí)還可以作為下一個(gè)工作面的回風(fēng)巷使用。如果煤層瓦斯較大，還可以作為煤層的預(yù)抽巷道。 　 　

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圖 1 巷道布置示意圖 　 　

<!--[if !supportLists]--> （2） <!--[endif]--> 增加工作面傾斜長(zhǎng)度，減少掘進(jìn)巷道。嵩山煤礦2201工作面走向長(zhǎng)1500m，傾斜長(zhǎng)195m，儲(chǔ)量156萬(wàn)噸。工作面采用“三八”作業(yè)制，兩班生產(chǎn)、一班檢修，每天推進(jìn)兩排，正規(guī)循環(huán)，循環(huán)產(chǎn)量1200-1300噸。 　 　

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3 ?強(qiáng)化“三軟”煤層順槽支護(hù) 　 　

試驗(yàn)巷道選在 2201 工作面下順槽進(jìn)行，巷道斷面形狀為梯形半圓拱。上部為半圓拱，下部為梯形，半圓拱半徑為 1.78m 。巷道設(shè)計(jì)凈寬（拱基線處） 3.4m ，下寬 3.9m ，凈高 2.6m ，柱窩深 200mm ，內(nèi)扎角 78° ，巷道凈斷面 8.2㎡ ；掘進(jìn)寬度（拱基線處） 3.9m ，掘進(jìn)高度 3.0m ，掘進(jìn)斷面積 9.9㎡ （圖 2 ）。 　 　

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圖 2 支護(hù)斷面圖 　 　

（1） 支護(hù)材料有 U29 變?yōu)?/span> U36 型鋼，支架為三節(jié)結(jié)構(gòu)。柱梁搭接長(zhǎng)度 400mm ，柱梁搭接處由兩幅卡纜增加為用三幅卡纜卡緊擰牢。 　 　

（2） 用11#礦用工字鋼代替坑木打點(diǎn)柱加強(qiáng)支護(hù)，點(diǎn)柱距迎頭不大于 5m 。 　 　

（3）U36 型鋼棚整體噴漿加固，采用 U36 型鋼棚作為基本支護(hù)，再采用整體噴漿加固支架，一方面通過(guò)噴漿將支架整體耦合為一體，實(shí)現(xiàn)支架整體承載；另一方面通過(guò)噴漿加固圍巖，提高圍巖體本身的穩(wěn)定性。 　 　

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4 煤巷鉆孔卸壓 　 　

（1） 巷道兩幫卸壓鉆孔布置方案 　 　

卸壓鉆孔布置在巷道的兩幫，兩幫鉆孔數(shù)目相同，鉆孔數(shù)目采用均勻布置，或者梅花型布置，鉆孔深 3m ，孔徑 89mm ，排距 0.5m （圖 3 ）。 　 　

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圖3 卸壓孔布置示意圖 　 　

（2） 巷道卸壓孔實(shí)施參數(shù) 　 　

卸壓鉆孔沿巷幫（兩U型鋼棚之間）呈無(wú)花眼形狀，幫上兩排之間一排 3 個(gè)孔一排 4 個(gè)孔交叉布置， 4 個(gè)孔排底孔距底板高 500mm ，三個(gè)孔排底孔距底板高 750mm 。眼距 500mm ，排距 500mm 。鉆孔角度：與巷幫垂直。鉆孔深度 3000mm ，上幫孔見矸停打。 　 　

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5 實(shí)施過(guò)程中不足與改進(jìn) 　 　

序號(hào)	不足之處	改進(jìn)	目的
1	單棚支架穩(wěn)定性較差	制作防倒連板	實(shí)現(xiàn)整體穩(wěn)定
2	支架安裝，腿與梁搭接位置需統(tǒng)一	焊接限位擋	使腿梁搭接統(tǒng)一規(guī)范
3	支架螺絲不牢固	采用風(fēng)炮緊固螺絲	減少頂梁的滑動(dòng)
4	支架一側(cè)柱腿無(wú)法站在底板	對(duì)一側(cè)柱腿下增設(shè)柱鞋	使支架底板支撐有力

通過(guò)改進(jìn)有效的解決了出現(xiàn)的問(wèn)題與不足。 　 　

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6 效果實(shí)施 　 　

“三軟”煤層支護(hù)情況的效果應(yīng)用巷道變形量來(lái)衡量。 　 　

巷道變形量是指巷道頂?shù)装逑鲁亮亢蛢蓭臀灰屏康木C合反映。通過(guò)對(duì) 220 1綜采 工作面采用現(xiàn)聯(lián)合支護(hù)形式后，根據(jù)對(duì)巷道變形情況的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，巷道在掘進(jìn)一個(gè)月后，巷道的高度及寬度在變化趨于穩(wěn)定的同時(shí),巷道變形量及變形速度均明顯的有了減小，改善了作業(yè)的環(huán)境, 減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 　 　

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7 結(jié)論 　 　

（1） 安全可靠。采用U36型鋼可縮性支架支護(hù)，增加了支護(hù)強(qiáng)度，U型鋼棚之間通過(guò)連板構(gòu)成一個(gè)整體，使得支架支護(hù)的穩(wěn)定性得到了明顯增強(qiáng)。如果支架上方出現(xiàn)空頂或未支護(hù)好，相鄰支架通過(guò)前后連板使該處支架整體支護(hù)頂板，避免倒架現(xiàn)象。 　 　

（2） 改善了作業(yè)環(huán)境，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。上下順槽暢通無(wú)阻，出入方便，采面實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，創(chuàng)造了良好的作業(yè)環(huán)境。 　 　

（3） 采用卸壓孔維護(hù)巷道，工序簡(jiǎn)單，操作方便，安全可靠。和巷道維修工序相比，減少了支架回撤、支護(hù)、前探梁的使用等工序，提高了巷道維修的安全程度，提高了工作效率。