煤矿近距离煤层开采顶板控制措施

****8****煤业集团有限公司

近距离煤层开采顶板管理

安全技术措施

二〇二一年一月一日

目录

1 概况 (3)

1.1矿井概况 (3)

1.2位置、范围 (3)

1.3煤层顶底板赋存特征 (3)

1.4地质构造情况 (3)

1.5水文地质情况 (3)

1.6瓦斯、火、煤层情况 (4)

1.7上部煤层开采情况 (4)

2 围岩控制与锚杆支护原理 (4)

2.1下煤层巷道矿压特征 (4)

2.21工作面锚杆支护计算 (6)

3 巷道支护 (8)

3.1顺槽支护方案及参数 (8)

3.2切眼支护方案及参数 (11)

4 安全技术措施 (14)

1 概况

1.1 矿井概况

****8****煤业集团有限公司位于*****

1.2位置、范围

下层煤第一个工作面为****工作面，现以第一个工作面进行说明。

****工作面为9号煤首采面，东为一采区3条下山，西为井田边界，上覆****采空工作面，间距为6m左右。该工作面埋深352~394m，长171m，推进长度786m。采煤方法为综采一次采全高。

1.3煤层顶底板赋存特征

9号煤层顶底板岩性综合柱状。煤层位于太原组中段底部，上距8号煤层6.20~7.05m，平均6.54m。煤层厚度4.20m，煤层结构简单，含夹矸1层，为全区稳定可采煤层。煤层顶板岩性为砂质泥岩、粉砂岩、泥岩；底板岩性为砂岩、泥岩。

1.4地质构造情况

****工作面位于华北板块鄂尔多斯板内拗陷带鄂尔多斯东缘板拗柳林鼻状块凸东部，受区域构造影响，本工作面总体上为一走向北东——南西，倾向北西的单斜构造，在此基础上伴随宽缓的波状褶曲，地层比较平缓，倾角为-5°~+3°。预计本工作面内无褶曲、大断层及陷落柱，无岩浆岩侵入现象。采区地质构造类型属简单类。

1.5水文地质情况

（1）9号煤层顶板上覆第四系和上伏第三系松散岩性孔隙含水层、二叠系****组和上、下统石盒子组砂岩裂隙含水，石碳系上统太原组灰岩含水层，其中第四系和上伏第三系松散岩性孔隙含水层、二叠系****组和上、下统石盒子组砂岩裂隙含水层富水性弱，靠大气降水补给，对巷道掘进影响较小；灰岩含水层岩溶裂隙较发育，富水性中等，预计掘进****回采巷道过程中会有少量顶板淋水。

（2）****回采巷道对应地面位置为山谷，无大的水体，盖山厚度为352~394m左右，煤层上覆砂岩含水层受大气降水补充，对掘进无影响。

（3）9号煤层上距8号煤层间距约4~7m ，****工作面对应的8号煤层****采空工作面，掘进前需提前探放采空积水，掘进期间如有异常情况，立即停止作业采取措施。

（4）****工作面本煤层周边无采空区，无地质钻孔。

1.6瓦斯、火、煤层情况

****省地质矿产研究院2014年3月编制的《****8****煤业集团有限公司8#、9#煤层矿井瓦斯涌出量预测报告》，根据****省煤炭工程项目咨询评审中心晋煤咨评安字[2014]88号文“关于《****8****煤业集团有限公司8#、9#煤层矿井瓦斯涌出量预测报告》评审意见书”，8****煤业在生产能力为150万t/a 的情况下，开采9#煤层时，矿井最大绝对瓦斯涌出量为12.44m 3/min ，最大相对瓦斯涌出量为3.94 m 3/t ，回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为

3.77m 3/min ，掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为1.71 m 3/min 。

1.7上部煤层开采情况

****工作面上覆对应的为8号煤层****工作面，且已采空，****回采巷道内错****回采巷道20~35m 。

2 围岩控制与锚杆支护原理

2.1 下煤层巷道矿压特征

****工作面回采巷道，沿9号煤层底板掘进留顶煤掘进，9号煤层平均厚度4.55m ，根据矿方提供资料内生裂隙比较发育，断口常多呈阶梯状和贝壳状，少数为有棱角状、眼球状。煤层中裂隙表面有黄铁矿薄膜，硬度在2度左右。煤层埋藏深度352～394m 左右。9号煤层顶板依次为0.2m 厚泥岩，1.8m 砂质泥岩，1.8m 厚粉砂岩，1.6m 厚砂质泥岩之上为8号煤层采空区，8、9号煤层属极近距离煤层，顶板岩层节理裂隙较发育；底板为粉砂岩、细沙岩。胶带（回风）顺槽：宽4500×高3500mm ；辅助运输（进风）顺槽：宽4500×高3500mm ；开切眼：宽8000×高3500mm 。

巷帮的似内摩擦角按下式计算：

m m f 1tan -=θ。

式中：m f —巷帮普氏系数。

巷道最大片帮深度按下式计算：

)245(m

ctg h c θ+⨯=o

式中：h —巷道高度，取4.2m 。

顶板不稳定岩层高度按自然平衡拱高度计算为：

d

g f c a h += 式中：g h —顶板自然平衡拱高度，m ；

a —巷道掘进宽度之半；

d f —顶板普氏系数。

巷道顶压按下式计算：

2)(34c a f Q d

d d +⨯=

γ 式中：d Q —巷道顶压，kN/m ； d γ—顶板岩石容重，取26kN/m 3。

巷道侧压按下式计算：

)2

45()2(212m d m c ctg b h h Q θγγ+⋅+=o 式中：c Q —巷道侧压，kN/m ；

m γ—巷帮煤（岩）的容重，煤层取14.4kN/m 3，岩层取26kN/m 3；

b —顶板自然平衡拱高度，m 。

根据以上各式，考虑节理裂隙影响，煤层的普氏系数m f 取1.3，考虑顶板节理裂隙影响系数取顶板加权普氏系数7.1=d f 计算：

胶带（回风）顺槽、辅助运输（进风）顺槽：最大片帮深度约为1.2m ，自然平衡拱高度为2.0m ；顶压为231.9kN/m ；巷帮侧压为：21.44kN/m 。

开切眼：最大片帮深度约为1.2m ，自然平衡拱高度为2.8m ；顶压为431.1kN/m ；巷帮侧压为：28.9kN/m 。

从以上可知，9号煤层切眼顶板浅部岩层层理裂隙，易导致顶板离层、裂隙扩张或剪切滑移、断裂等不利现象。两帮岩性鉴于裂隙体与破碎体之间，裂隙体与破碎体组成的两帮易发生片帮、垮帮现象。片帮、垮帮等现象的发生，会削弱两帮对顶板的支撑作用，使巷道有效跨度增大、顶板岩层变形加剧。最终形成“顶板弯曲变形→顶板裂隙扩张或剪切