對煤礦井巷支護(hù)方式的探討

1、some things, gently let go, you may not be easy.整合匯編簡單易用（頁眉可刪）對煤礦井巷支護(hù)方式的探討 以松木為主要材料的木支護(hù)方式至今在南方煤礦區(qū)仍占70%以上，絕大多數(shù)煤礦在回采工作面及煤巷掘進(jìn)中基本使用木支架。因此，如何解決巷道開拓在煤層中，既要安全進(jìn)尺到指定位置，以提高煤炭資源回收率，又要千方百計(jì)降低百米巷道維修費(fèi)用，這樣，對支護(hù)方式的探討就具有其重要意義了。 本文對回采煤層頂區(qū)時(shí)，上風(fēng)巷下底梁支護(hù)和在中厚煤層或“雞窩”狀煤層等構(gòu)造帶中的掘進(jìn)支護(hù)方式作如下探討： 一、本文所述該礦煤系地層屬上三迭統(tǒng)焦坑組，系山麓堆積相一沖積相與湖泊相，巖相變

2、化復(fù)雜 煤層位于焦坑組下段，該礦區(qū)共有17條較大的斷層。掘進(jìn)片盤回風(fēng)巷時(shí)，由于上分層回采面及順槽地段回柱質(zhì)量差或上分層留存的孤立煤柱等都因?qū)Φ貞?yīng)力規(guī)律未掌握,而造成風(fēng)巷、順槽、開切眼等巷道施工中，飽受壓力破壞之苦；另一方面，回采面傾角變化大，其直接頂屬二類頂板，易冒落底板其基底不平，底豉頻繁；煤質(zhì)上松下硬依次為粉煤、互層煤粉塊煤、塊煤，煤層節(jié)理發(fā)育，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這一切都給掘、采時(shí)的支護(hù)方式和噸煤成本的控制帶來很大困難。 二、回風(fēng)巷掘進(jìn)中的下底梁支護(hù)工藝試驗(yàn) 1、試驗(yàn)理由。以頂區(qū)采面上風(fēng)巷為例。該礦上風(fēng)巷沿煤層跟頂板掘進(jìn)，采用直徑20公分的1.6米長梁，2.2米棚腿的單體木支架支護(hù)。由于各種因素造

3、成在地應(yīng)力集中區(qū)內(nèi)施工，即使沿空送巷，巷道也難以維護(hù)，常常打完50米煤巷則要全面落軌道整改一次以上，折斷率達(dá)40-60%，局部地段竟高達(dá)到80%。隨著回采面推進(jìn)，距上出口50米內(nèi)巷道急驟下沉，這給生產(chǎn)過程帶來很大的不便和威脅，于是筆者提出在上風(fēng)巷施工中采用下底梁支護(hù)實(shí)驗(yàn)。 2、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。(1)當(dāng)月的煤巷折柱率應(yīng)小于10%，做到少修護(hù)、少落道；(2)巷道斷面維持時(shí)間要能在三個(gè)月左右，上出口凈高不小于1.8米，凈寬不小于1.6米；(3)巷道單體支架下沉量要小于30公分。 3、理論依據(jù)。(1)礦壓的傳播機(jī)理：掘進(jìn)中的煤巷受上部采動(dòng)或爆破力影響，圍巖的應(yīng)力在施工區(qū)域內(nèi)重新分布，巷道上方巖柱下沉，分力轉(zhuǎn)

4、移到巷道兩邦及底板上，使支架棚腿受側(cè)壓力及底板鼓力所形成的集中地應(yīng)力破壞。當(dāng)集中應(yīng)力超過圍巖極限及支架強(qiáng)度后，巷道變形，支架下沉快。傳統(tǒng)礦壓理論認(rèn)為，支架下沉及折斷都由頂壓造成。而新礦壓理論則認(rèn)為：支架支護(hù)的關(guān)鍵重點(diǎn)不是頂板，而是底板的鼓起力。這一理論，筆者在該礦實(shí)踐觀測中得到證實(shí)。 支架受力分析： 上復(fù)巖層的重量分解作用于支架兩側(cè)壓力和地板鼓力，按計(jì)算公式： r0兩邦煤或巖石容重h1巷道高度h0巷道上方自然拱高度 c巖石內(nèi)摩擦角 計(jì)算表明：其橫軸方向上產(chǎn)生的抗壓強(qiáng)度大約3倍于縱軸方向上的抗彎強(qiáng)度，產(chǎn)生的底板拱起力與支柱底部截面大小成反比。故下底梁的支架其底部受力面積為不下底梁的35倍,使巷道

5、壓力減小，整體支護(hù)均勻、穩(wěn)定性好。該礦在新付井過流沙層施工中采用反拱法施工，取得了很好效果，但在上下風(fēng)巷與順槽搞反拱法則成本過高且因巷道斷面狹小而不易執(zhí)行，因此只有使用下底梁法。 (2)實(shí)例：+190n5上風(fēng)巷從1月11日開始下底梁試驗(yàn)，當(dāng)采煤工作面由北往南推進(jìn)70米時(shí)，煤巷掘進(jìn)隊(duì)將上風(fēng)巷移交給采一區(qū)驗(yàn)收，驗(yàn)收小組一致稱贊此上風(fēng)巷為我礦歷年來支護(hù)最好的巷道，其平均凈高1.80米，寬1.7至1.8米左右。掘完109米時(shí)僅落道一次，平均降軌道20公分。當(dāng)掘完140米后全面落道一次，平均落道30公分,用去45個(gè)工日。巷道平均下沉量為1厘米/日，全巷安全狀況良好。實(shí)驗(yàn)證明：由重點(diǎn)對頂板的支護(hù)改為對底板

6、的支護(hù)則可以有效減輕減緩支架受壓狀況，達(dá)到安全、方便之目的。 三、中厚煤層或構(gòu)造帶中掘進(jìn)支護(hù)方式試驗(yàn) 1、中厚煤層跟底板掘進(jìn)的支護(hù)方式。該礦和南方許多煤礦一樣，中厚煤層或邊角“雞窩狀”煤柱，一般采用高落式回采法時(shí)，其巷道壓力大，相對移近量快，折柱率高過70%，采面回收率僅達(dá)35%40%，還因此發(fā)生傷亡事故多起。筆者根據(jù)現(xiàn)狀改為：主毛洞打1.62.2料，每隔煤柱5-6米開支毛洞(1.42.0m米)為主要的殘采方式。由于跟底板掘進(jìn)的主毛洞其煤質(zhì)上軟下硬，因此在掘進(jìn)中放炮后上部易冒頂，其礦壓顯現(xiàn)的規(guī)律為：支架首先受力于變形地壓，且側(cè)壓大于頂壓。支架支承后期，呈松脫地壓規(guī)律即頂壓大于側(cè)壓。因此我要求支

7、護(hù)方式上應(yīng)根據(jù)階段性特征，采用有效措施，效果如下： 1983年10月采煤二區(qū)在一號井3s0過斷層，筆者采用強(qiáng)力支護(hù)，并將三臺鏈板機(jī)道穿入減壓區(qū)內(nèi)送巷。該百米巷道使用達(dá)兩個(gè)半月之久，共采出原煤17400噸，安全生產(chǎn)狀況良好，強(qiáng)力支護(hù)法首獲成功。 1984年11月采三區(qū)在s5順槽殘采煤柱，先跟頂板打順槽，兩臺鏈板機(jī)道采用1.62.2m料支護(hù)，由于無強(qiáng)力支護(hù)措施，開掘后二十天內(nèi)支架折損率竟達(dá)80%。筆者下令整改并在第三臺鏈板機(jī)道采用雙抬柵支護(hù)法后，側(cè)壓、頂壓均較穩(wěn)定，一個(gè)月內(nèi)折柱率僅10%。 二十年來的井下現(xiàn)場管理工作，筆者認(rèn)識到：一是采準(zhǔn)巷道的頂區(qū)上風(fēng)巷與順槽支護(hù)出口均宜采用1.8米梁，2.2米腿

8、的大斷面掘進(jìn)，采用下底梁支護(hù)或下底梁加單抬棚支護(hù)或下底梁雙抬棚支護(hù)等強(qiáng)力支護(hù)方式。均可使上下風(fēng)巷安全使用長度由90米加大到150米，維持時(shí)間從1個(gè)月延長到3個(gè)月以上。二是跟頂掘進(jìn)時(shí)，對巷道支架的支護(hù)重點(diǎn)應(yīng)由對頂板改為對底板的支護(hù)。三是根據(jù)新礦壓理論及其在該礦的分布規(guī)律，跟底板進(jìn)尺中可以將過空頂區(qū)以搭木垛的主要方式改為棚上架柵過頂方式，可節(jié)約大量坑木。四是因?yàn)橄锏澜徊纥c(diǎn)是應(yīng)力集中區(qū)，故無論是頂區(qū)或底區(qū)的巷道開口或貫通點(diǎn)均宜以雙抬棚或雙對棚的強(qiáng)力支護(hù)。 2、水采底區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造與支護(hù)方式。該礦水力復(fù)采區(qū)由于旱采頂區(qū)已開采數(shù)年，頂板冒落，裂隙帶得以充實(shí)，地表水下滲，使再生頂板膠結(jié)好。但從開掘采準(zhǔn)巷道到開槍回采，巷道維護(hù)時(shí)間須達(dá)3個(gè)月之久。由于巷道獨(dú)頭掘進(jìn)，回風(fēng)困難，故溫度高、濕度大，木支柱容易腐爛。 筆者認(rèn)為，水力采煤巷道支架受壓變形，主要是松脫地壓，故宜以防漏頂并加強(qiáng)支架間的穩(wěn)定性?？纱蛑刑锛雍癖嘲逯ёo(hù)，棚距應(yīng)由70厘米改為50厘米為宜。若當(dāng)巷道在煤柱中掘進(jìn)時(shí)，支架主要承受變形地壓影響，其側(cè)壓大，底壓較明顯而頂壓較小，所以可用雙抬棚支護(hù)法等維