三软煤层支护技术研究

三软煤层支护技术研究

【摘要】义煤集团洛阳神和煤业有限公司煤层赋存状态为典型的三软煤层，神和煤业回采巷道原采用29u型钢可缩型支架支护，回采工作面巷道短且巷修频繁，严重影响工作面回采期间的安全，同时巷道掘进率高。兼并重组后先在11011回采工作面巷道中采用了36u型钢可缩型支架与加强柱、空帮让压、松帮卸压、钻孔泄压相结合的方法，取得了良好的支护效果。

【关键词】三软煤层可缩型支架钻孔松帮卸压

义煤集团洛阳神和煤业有限公司位于偃师市府店镇，井田面积为2.0659平方公里，开采二叠系山西组二1煤，井田内埋深110～310m，赋存标高+220～±0m，煤厚0.43～7.5m，平均2.75m，平均倾角16.5°。本井田二1煤属低灰、低硫、低磷、低砷、高熔融性、高热值粉状无烟煤，累计探明储量804.7万吨，剩余可采储量326.61万吨，设计生产能力15万吨/年，矿井为瓦斯矿井。矿井正常涌水量28.32m3/h，最大涌水量113.28m3/h，水文地质条件中等。直接顶板为含白云母片的深灰色砂质泥岩和泥岩，局部为炭质泥岩；底板为砂质炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩。煤层普氏系数f<1，煤层赋存状态为典型的三软煤层。

1 回采巷道支护存在问题

神和煤业习惯性在l7灰岩中布置底板岩石集中巷，再从底板岩石集中巷中开口掘进回采工作面巷道联络巷，再掘进巷道、切眼。为增加回采工作面巷道长度，延长工作面服务时间，减少巷道联

络巷掘进数量，同时降低巷道返修率，神和煤业在11011回采工作面两巷采用了采用大断面高强度支护（下图：36u型钢可缩性支架支护：梁一节，腿两节，梁长3400mm，腿长3100mm，扎角83°），腿下穿柱鞋，巷道净高度3050mm，掘进断面积13.4m2，净断面积11.4㎡，中宽（梁下1.75m处）3500mm，底宽3900mm，棚距600mm （见图1）。

施工过程中发现：工作面施工够20米后边就开始变形，测压、底鼓比较明显虽然稳定后巷道断面还在8-9㎡，但是支架明显不规则，不符合质量标准化要求。

2 为解决支架变形快

侧压、顶压、底鼓明显等问题，经过神和煤业相关人员研究，参考国内外先进经验，采用了36u型钢可缩性支架结合加强中间柱、空帮让压、“松帮卸压”及钻孔卸压相结合的支护方式。新设计的支架（上图：梁两节、腿两节）。

2.1 架棚规格

棚距600mm；棚腿1500mm以下不背帮，以利泄压；滞后工作面10棚追加36u型钢中间柱，中间柱支在顶卡拦下，中间柱下也穿柱鞋；滞后工作面10棚打泄压孔，钻孔深度为2000mm，每棚布置8个卸压孔，上下帮各四个，孔间距为500mm，见钻孔布置参数。定期监测巷道压力及卸压孔变形情况，如无明显变化时，应及时调整钻孔数量、角度及深度。松帮卸压钻孔一般约5d出现变形。当钻孔变形量为1/3～1/2时，则重新钻打卸压孔。

3 试验效果

神和煤业11011回采工作面自开始掘进及松帮卸压研究，至工作面回采结束，工作面服务时间约7个月，仅落过几次底，巷道未返修1次，巷道断面一般稳定在2800mm×2800mm（净宽×净高）。

此次三软煤层支护试验的成功，将迅速在偃龙煤田推广，为神和煤业回采巷道大断面（36u型钢架棚3800mm×3020mm（净宽×净高））支护及采煤工作面布置一次性试验成功奠定了良好的基础。

试验分析及改进建议：（1）由一节通梁改为两节搭接梁，解决了顶梁变形快、不能复用的问题；由斜腿改为直腿，提高了巷道断面利用率，减少了掘进工程量；（2）空帮让压解决了支护初期测压全部作用于支架腿子上的问题；（3）松帮卸压、钻孔卸压，疏通了支护中后期压力释放的渠道，归根结底还是还是既保证了巷道断面，又保证了支架的完好性，更重要的是解决了安全问题。但是随着采深的增加，巷道承载压力越来越大，同时巷道受工作面采动影响越来越大，对巷道支撑强度及工作面采动来压规律应明确掌握，以便为巷道提供有效的支护参数。

4 松动圈范围的确定

松动圈即巷道围岩（煤层）破碎圈，是松帮卸压重点研究参数，直接关系到松帮卸压钻孔的效果及效率。掘进期间爆破震动、超挖程度、开采深度等因素均影响松动圈大小。松动圈范围内围岩（煤层）已破碎，主要是传递力的作用，巷道受力来源主要是松动圈以外压力，松帮卸压钻孔布置在松动圈以内，钻孔几乎起不到任何卸

压作用，两架棚之间易形成“网兜”现象，造成支架推垮变形破坏。因此，需采用仪器、设备进一步研究、观察、确定松动圈的大小，为“松帮卸压”钻孔提供合理、经济的深度及角度参数。

5 中心点柱改变架棚受力规律

在巷道支护架棚下方布置中心点柱，一方面隔离了作业空间，一方面改变了圆拱受力均匀的特性。虽然顶梁由一节变为两节，增加了定量的可塑性，但是由于中心点柱支撑力作用，支架拱部还是会呈现三角形破坏现象，支架复用的话还需要修复，经济上不合理。支护方式应充分考虑支护材料的特性和巷道作业空间，下步应深入进行拱形架棚结合桁架支护的研究。

参考文献：

[1]国家安监局煤矿安全规程（2011版）.

[2]期刊论文三软煤层采场π梁支护形式研究.矿山压力与顶板

管理，2004，21（1）.

[3]三软煤层综采长壁工作面采场矿压分析.煤炭科学技术，2004，32（12）.

[4]煤矿地质测量空间信息系统及其在数字开滦中的应用中国地质学会、中国煤炭学会煤田地质专业委员会2004年学术交流会，2004.