“三軟”煤層聯合支護工藝探索

摘要：“三軟”煤層巷道支護一直是煤炭生產研究中的一項重點，巷道支護困難，翻修量大，嚴重製約礦井的高產高效。嵩山煤礦技術人員對影響“三軟”煤層支護的諸多因素積極進行探索，長期總結經驗教訓，積極探索出適宜在偃龍礦區“三軟”煤層的支護形式，有效控製巷道的強烈變形，消除支護安全隱患，解決“三軟”煤層的支護難題。

關鍵詞：三軟煤巷，煤層支護，耦合支護

嵩山煤礦位於河南省偃師市城南的鞏義市與登封市交界處，礦井井田範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。由於本區範圍內受滑動構造影響，煤體組織疏鬆，強度低，硬度係數小於0.3，煤層頂底板為砂質泥岩及炭質泥岩，屬於“三軟”煤層。

嵩山煤礦原采煤工作麵開采前，先在近二₁煤層的L₇石灰岩中布置岩石集中巷，掘進聯巷（石門）揭露煤層，在揭煤點掘進順槽，順槽采用木支護，由於煤（岩）體受內部構造力等影響，存在較大的內應力，順槽斷梁折柱多，支護、維修困難，且容易發生生產安全02manbetx.com ，嚴重製約了礦井的高產高效。為此本礦技術人員積極探索出適宜於偃龍礦區“三軟”煤層的支護形式。

1 原因03manbetx 及對策製定

針對巷道的變形情況，本礦技術人員對影響“三軟”煤層支護的各種因素進行研究03manbetx ，通過03manbetx 論證認為：①“三軟”煤層巷道設計不合理，需優化巷道設計，增加工作麵長度，減少巷道掘進率；②巷道壓力大，順槽支護的強度小，支護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，不便於控製，操作起來比較困難，需采取可控的卸壓措施，控製卸壓範圍。

2優化巷道設計

（1）L₇灰岩賦存穩定，所需支護費用低，設計在L₇灰岩中布置工作麵上下岩石集中巷，每隔150-200m布置聯巷（石門）揭煤（圖1）。按照這種巷道布置方式，工作麵上下順槽采用分段掘進，不僅能夠保證回采工作麵的生產連續性，同時由於選擇了適當的煤巷長度，可適當降低煤巷維修量，並且岩石集中巷布置在L₇灰岩中對工作麵排水及集中運輸都非常有利。這種巷道布置方法，集中巷不僅可以作為上一工作麵的進風巷，同時還可以作為下一個工作麵的回風巷使用。如果煤層瓦斯較大，還可以作為煤層的預抽巷道。

圖1巷道布置示意圖

（2）增加工作麵傾斜長度，減少掘進巷道。嵩山煤礦2201工作麵走向長1500m，傾斜長195m，儲量156萬噸。工作麵采用“三八”作業製，兩班生產、一班檢修，每天推進兩排，正規循環，循環產量1200-1300噸。

3強化“三軟”煤層順槽支護

試驗巷道選在2201工作麵下順槽進行，巷道斷麵形狀為梯形半圓拱。上部為半圓拱，下部為梯形，半圓拱半徑為1.78m。巷道設計淨寬（拱基線處）3.4m，下寬3.9m，淨高2.6m，柱窩深200mm，內紮角78°，巷道淨斷麵8.2㎡；掘進寬度（拱基線處）3.9m，掘進高度3.0m，掘進斷麵積9.9㎡（圖2）。

圖2支護斷麵圖

（1）支護材料有U29變為U36型鋼，支架為三節結構。柱梁搭接長度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柱加強支護，點柱距迎頭不大於5m。

（3）U36型鋼棚整體噴漿加固，采用U36型鋼棚作為基本支護，再采用整體噴漿加固支架，一方麵通過噴漿將支架整體耦合為一體，實現支架整體承載；另一方麵通過噴漿加固圍岩，提高圍岩體本身的穩定性。

4煤巷鑽孔卸壓

（1）巷道兩幫卸壓鑽孔布置方案

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

圖3 卸壓孔布置示意圖

（2）巷道卸壓孔實施參數

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

5實施過程中不足與改進

序號	不足之處	改進	目的
1	單棚支架穩定性較差	製作防倒連板	實現整體穩定
2	支架安裝，腿與梁搭接位置需統一	焊接限位擋	使腿梁搭接統一規範
3	支架螺絲不牢固	采用風炮緊固螺絲	減少頂梁的滑動
4	支架一側柱腿無法站在底板	對一側柱腿下增設柱鞋	使支架底板支撐有力

通過改進有效的解決了出現的問題與不足。

6效果實施

“三軟”煤層支護情況的效果應用巷道變形量來衡量。

巷道變形量是指巷道頂底板下沉量和兩幫位移量的綜合反映。通過對2201綜采工作麵采用現聯合支護形式後，根據對巷道變形情況的觀測發現，巷道在掘進一個月後，巷道的高度及寬度在變化趨於穩定的同時,巷道變形量及變形速度均明顯的有了減小，改善了作業的環境, 減輕了工人的勞動強度。

7結論

（1）安全可靠。采用U36型鋼可縮性支架支護，增加了支護強度，U型鋼棚之間通過連板構成一個整體，使得支架支護的穩定性得到了明顯增強。如果支架上方出現空頂或未支護好，相鄰支架通過前後連板使該處支架整體支護頂板，避免倒架現象。

（2）改善了作業環境，減輕工人勞動強度。上下順槽暢通無阻，出入方便，采麵實現動態達標，減輕了勞動強度，創造了良好的作業環境。

（3）采用卸壓孔維護巷道，工序簡單，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、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。