薄煤层综采工作面巷道支护技术研究

煤 ， 用 综 采 放 顶 煤 采 煤 方法 ， 采 二 煤 ， 采 兼 由于 该 煤层厚 度较 小 ， 用 薄煤 层 综 采 采煤 法 。两 煤 层 均 采
为低 灰 、 硫 、 低 中磷 之 贫 煤 ， 三软 不稳 定 煤 层 。该 为 矿井 两煤层 均具 有 煤 尘 爆 炸 危 险 性 ， 二 煤 层 为 且
面含 白云母 碎 片 及 炭 质 薄 膜 ， 质 胶 结 ， 坦 状 断 硅 平 口， 固性 系数为 ４～ ， 大厚度 为 ｌ ． 最 小厚 坚 ６最 ８ ７ ｍ，
度 １ ． 平 均 厚 １ ． ４ ２ｍ， ６ １ｍ。
２ ２ ２ 模 拟 结 果 分 析 ．．
从 图 ２ ａ 可 以 看 出 ， 支 护 时 巷 道 底 鼓 量 最 大 （） 无
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（ ｅ ａ ｎ ｈ ｎ ｏ ｌ＆ Ｅｌｃ ｉｉ ｏｐ ｒ ｔ ｎ Ｌ ｄ Ｈ ｎ ｎ Ｘｉｚ ｅ ｇ Ｃ ａ ｅ ｔ ｃ ｙ Ｃ ｒ ｏ ａｉ ｔ ｒ ｔ ｏ
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支 护下 的巷 道 位 移 特 征 和 塑性 区 范 围进 行 研 究。 结 果 表 明 ， 字钢 支 护有 效 改善 了围岩 的应 力 状 态 ， 合 薄 工 适
煤 层 特 征 ， 有 效 控 制 围岩 变形 。对 现 场 实 测 数 据 的分 析表 明 ， 种 支 护 方 式 提 高 了巷 道 围岩 强 度 和 自承 能 能 这
最 大厚度 为 ３ ２ ｍ， ． 最小 厚 度 为 １５ ｍ， 均厚 ２ ５ ． 平 ．
０
（） ａ 工宇钢架棚支护 （ ）模型边界条件 ｂ
图 １ 工 宇钢 架棚 支 护 与 模 型 边 界 条 件
ｍ； 本底 为大 占砂 岩 ， 色 、 灰 色 、 基 灰 浅 中厚 层 状 ， 层
灰 褐色 长 石石 英 砂 岩 ， 固性 系数 为 ４～６ 层 面含 坚 ， 有 白云母 碎 片 ， 部和下 部 多为深灰 色砂 质泥 岩 ， 上 含 植 物化 石 ， 大厚 度 为 １ ． 最小 厚 度 为 ５ ４ ｍ， 最 ８ ７ｍ， ． 平 均厚 １ ． 直 接顶 为 砂 质 泥 岩 ， 色 、 灰 色 ， １ ６ｍ； 灰 浅 中厚层状 ， 细粒 砂状 结构 ， 白云母 片和植 物根茎 化 含 石， 中夹 细砂岩 薄 层 ， 部含 有 黄 铁 矿 晶体 ， 固性 局 坚 系数 为 ３ ０ 最大厚 度 为 ３ ３ｍ， 小 厚度 为 ０ ７ ｍ， ．， ． 最 ．
２ １ 年第 ６ ０２ 期
中州 煤 炭
总第 １８ ９期
薄 煤 层 综 采 工 作 面 巷 道 支 护 技 术 研 究
蔡九阳
（ 南省 新 郑 煤 电有 限 责 任 公 司 ， 南 新 郑 河 河 ４ １８ ） ５ １４
摘 要 ： 对 河 南 省 新 郑 煤 电 有 限 责任 公 司 ３ １ ８工 作 面 煤 层 薄 的 状 况 ， 用 数 值 模 拟 软 件 Ｆ Ａ “对 工 字 钢 针 １１ 运 Ｌ Ｃ
巷 道开 挖空 间采 用 零模 型 （ ｄｌ ｕ１ 来模 拟 。模 Ｍｏ ｅ Ｎ ｌ ）
型受力 和约束 如 图 １ ｂ 所 示 。 （）
平 均厚 １４ ｍ； 接 底 为砂 质 泥 岩 ， 黑 色 ， 植 物 ． 直 深 含 化 石和 白云 母 碎 片 ， 部 发 育 ， 固性 系数 为 ３ ０， 局 坚 ．
加 护后 ， 巷道 附近及 深部 围岩位 移量 大大减 小 ， 表面 最
２ 支 护 方 案 设 计
２ １ 方 案 提 出 ．
针 对新 郑煤 电公 司 ３ １８工 作 面煤 层 薄 、 道 １１ 巷 断面小 的特 点 ， 保证 巷道 围岩 的稳 定 ， 为 确保 安全生 产 ， 出采用 ｌ 字 钢架 棚 支 护 （ １ ａ ） 案 ， 提 ２工 图 （）方 支 护材料 参 数见表 １ 。
表 １ １ 字 钢 参 数 ２工
大位移 在 底 板减 小 到 １ ７ｍｍ， 板只 有 ７ ２ 顶 ０ ｍｍ， 距 底 板 以下超 过 ６ｍ 的 围岩 表 现 为整 体 下 移 ， 移量 位
。
小于 １ ｍ， ５ ｍ 顶板 上方高 １ 宽 １ 的 范 围 内位 ０ｍ、 ０ｍ 移 约为 ６ ｍ， 过此范 围的位 移 量小 于 １ 护 说 ０ｍ 超 ５ｍｍ，
ｓｒｎｇｈ ａ ｄ ｓ ｌ－ｕ ｏ ｔ ｇ ｃ ｐ ｃｔ ｆｓ ｆ ｒ ｃ ｏ ｄ ｙ，ｎｄ ｓ ｔｓｉｓ ｔｅ ｒ ｑ ｉｅ ｅ ｆｓｆ ｔ ｒ ｄ ｔｏ ｎ ｔ ｏ ｌｍｉ ． ｔｅ ｔ ｎ ｅｆｓ ｐｐ ｒｉ ａ ａ ｉｙｏ ｏ ｔ ｏ ｋ ｒ ａ ｗａ ａ ａ ｉｆｅ ｈ ｅ ｕ ｒｍ ｎｔｏ ａｅｙ ｐ ｏ ｕｃｉｎ ｉ ｈｅ ｃ ａ ｎｅ ｎ Ｋ ｅ ｗｏｒ ｓ：ｈ ｎ ｃ ａ ｅ ｍ ；ｏ ｄ ｙ ｓ ｐｐ ｒｉ ｙ ｄ ｔ ｉ ｏ ｌｓ ｅ ｒ ａ ｗａ ｕ ｏ ｔ ｎｇ； ｍｅ ｉ ａ ｉ ｌｔｏ ｎｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａｉｎ
力 ， 足 了该 矿 安 全 生 产 的 要 求 。 满 关键词 ： 煤层； 道支护 ； 薄 巷 数值 模 拟 中 图分 类 号 ： Ｄ ５ Ｔ ３３ 文 献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ３— ５ ６ ２ １ ） ６— ０ １ ０ １０ ００ （０ ２ ０ ０ １ — ３
３ ８工作 面标 高 一９ ． ０一 ＋８ ． ０ ｍ， 应 １ １ １ ６５ ４ ３ 对
的地 面标 高 十１７ ８ ２ ．４～＋１０ ２ Ｉ开 采 二 煤 层 ， ３ ． ８１， Ｔ
黑色 ， 片或粉 状 ， 光亮 型 ， 构简 单 ， 层最 大厚 鳞 半 结 煤
度 ２ ０ Ｉ， 小 厚 度 ０ ９ｍ ， 均 厚 １ ３ 坚 固 性 ． Ｉ最 Ｔ ． 平 ． ７ ｍ， 系 数 为 ０ ５ ～１０ 煤 层 基 本 顶 为 香 炭 砂 岩 ， 灰 、 ． ．。 浅
我 国煤炭 资源 储量大 、 布广泛 且赋存 多样 化 ， 分
发 煤炭 资源 、 长矿 井 开采 年 限和 实 现 高效 开 采 具 延
有 十 分 重 要 的 意 义 ¨ 。
其 中薄 与极薄 煤层 资 源 丰 富 ， 可采 储 量 约 占全 国 其
煤 炭总量 的 １ ％ 。但 在 薄 煤 层 开 采 过 程 中存 在 以 ８ 下 问题 ： 采高低 ， 工作 条件 差 ， 备移 动 困难 ； 掘 比 设 采 大， 掘进 率高 ， 采煤 工作 面接替 困难 ； 煤层 厚度 变化 、 断 层等地 质构 造对 薄煤层 长壁 工作 面生 产影 响 比开 采 中厚及 厚煤 层工 作 面 大 ， 成 薄煤 层 长 壁 综采 或 造
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｄｗａ ｐｐ ｒ ｉ ｃ ｓａ ｃ ｎ Ｒ ａ ｙ Ｓｕ ｏ ｔｎｇ Ｔｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｏ ｌ ｇ ｎ Ｆｕｌ ｍ ｅ ｈ ｎ ｚ ｄ Ｗ ｏ ｋ ｎ ｌ ｙ－ ｃ ａ ｉ ｅ ｒ ｉｇ Ｆａ ｅ ｉ ｉ ｏ ｌＳｅ ｍ ｃ ｎ Ｔｈ ｎ Ｃ ａ ａ
机 采工作 面 布置 困难 ； 煤 层 长 壁机 械 化 采 煤 工作 薄
面 的投入 产 出 比高 ， 经济 效 益 不 如开 采 厚 及 中厚 煤 层 工作 面 ， 导致 产量 只 占总 产量 的 ７ ３ ， 低 于其 ．％ 远 储 量所 占的 比例 。 随着 我 国煤炭 产 量 和需 求 量 日益 增 大 ， 过 多 经
ｍ 图
２
明支护 结构 改变 了巷 道 围 岩 的 受力 状 态 ， 高 了围 提
岩 的强 度和 自承 能力 。
２ ２ 支 护 方 案 数 值 模 拟 ．
２ ２ １ 模 型 建 立 ．．
根 据新 郑煤 电 公 司 ３ １８工 作 面 地 质条 件 ， １１ 运 用有 限差 分 软 件 Ｆ Ａ 建 立 三 维 数 值 计 算 模 型。 Ｌ Ｃ 模型建 立 时 ， 了弥补 Ｆ Ａ 在 网格划 分 方 面 的不 为 ＬＣ 足 ， 利用 具有 强大 图形 与 网格 划 分功 能 的 Ａ Ｓ Ｓ 先 Ｎ Ｙ 软件 构建模 型 ， 然后 导入 Ｆ Ａ 中进 行运 算 。为 了 ＬＣ
不 易 自燃 煤 层 。
年 开采之 后 ， 少 矿井 的厚煤 层资源 储量 日渐 贫乏 。 不 为 了提 高薄煤 层 的开 采 效 率 和经 济 效 益 ， 多煤 矿 许 开 展 了薄煤层 回采 巷 道 支 护技 术 研 究 ， 对 合 理 开 这
收 稿 日期 ： ０ ２— ３— ９ ２ １ ０ ０
１ 工 来自百度文库 概 况
河 南 省新郑 煤 电有 限责任公 司位 于新 郑市辛 店 镇境 内 ， 矿井 设 计 生产 能 力 为 ３ ０万 ｔａ 服务 年 限 ０ ／， 为 ５ ． 。该井 田东 西 走 向长 １． ｍ， 北倾 斜 ３３ａ ３５ｋ 南
宽 ３～ ｍ， 积 约 ５ ｍ 。 该 矿 井 主 采 山 西 组 二 ， ４ｋ 面 ０ｋ
值 为 ３ ０ ｍ 顶 板下 沉 量 最 大 值 为 ３ ０ ｍ ８ ｍ， ４ ｍ。这 种 现象 的发生 主要是 因为 巷道顶 底板 岩石 的强度 远 大 于煤层 的强度 ， 上覆岩 层 自重应 力作用 下 ， 在 强度较 低 的岩 石 破 碎 严 重 ， 生 较 大 的 塑 性 变 形 。 图 发 从 ２ ｂ 可 以看 出 ， 巷道 的两 帮 和顶 板 采 用工 字 钢 支 （） 在
．
作 者 简 介 ：蔡 九 阳 （ ９ ８ ） 男 ， 南 开 封 人 ， 理 工 程 师 ，０ ９年 １８ 一 ， 河 助 ２０ 毕 业 于 河 南 理 工 大学 ， 从 事 采 煤 技 术 管 理 工作 。 现
１１ ．
２ １ 年第 ６ ０２ 期
中 州煤 炭
总第 １８ ９ 期
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