對煤礦井巷支護方式的探討

1、some things, gently let go, you may not be easy.整合匯編簡單易用（頁眉可刪）對煤礦井巷支護方式的探討 以松木為主要材料的木支護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，既要安全進尺到指定位置，以提高煤炭資源回收率，又要千方百計降低百米巷道維修費用，這樣，對支護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，上風(fēng)巷下底梁支護和在中厚煤層或“雞窩”狀煤層等構(gòu)造帶中的掘進支護方式作如下探討： 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。掘進片盤回風(fēng)巷時，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、采時的支護方式和噸煤成本的控制帶來很大困難。 二、回風(fēng)巷掘進中的下底梁支護工藝試驗 1、試驗理由。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，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。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，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40-60%，局部地段竟高達到80%。隨著回采面推進，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實驗。 2、試驗?zāi)繕恕?1)當(dāng)月的煤巷折柱率應(yīng)小于10%，做到少修護、少落道；(2)巷道斷面維持時間要能在三個月左右，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)礦壓的傳播機理：掘進中的煤巷受上部采動或爆破力影響，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度后，巷道變形，支架下沉快。傳統(tǒng)礦壓理論認為，支架下沉及折斷都由頂壓造成。而新礦壓理論則認為：支架支護的關(guān)鍵重點不是頂板，而是底板的鼓起力。這一理論，筆者在該礦實踐觀測中得到證實。 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 計算表明：其橫軸方向上產(chǎn)生的抗壓強度大約3倍于縱軸方向上的抗彎強度，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)實例：+190n5上風(fēng)巷從1月11日開始下底梁試驗，當(dāng)采煤工作面由北往南推進70米時，煤巷掘進隊將上風(fēng)巷移交給采一區(qū)驗收，驗收小組一致稱贊此上風(fēng)巷為我礦歷年來支護最好的巷道，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個工日。巷道平均下沉量為1厘米/日，全巷安全狀況良好。實驗證明：由重點對頂板的支護改為對底板

6、的支護則可以有效減輕減緩支架受壓狀況，達到安全、方便之目的。 三、中厚煤層或構(gòu)造帶中掘進支護方式試驗 1、中厚煤層跟底板掘進的支護方式。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，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。由于跟底板掘進的主毛洞其煤質(zhì)上軟下硬，因此在掘進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，筆者采用強力支護，并將三臺鏈板機道穿入減壓區(qū)內(nèi)送巷。該百米巷道使用達兩個半月之久，共采出原煤17400噸，安全生產(chǎn)狀況良好，強力支護法首獲成功。 1984年11月采三區(qū)在s5順槽殘采煤柱，先跟頂板打順槽，兩臺鏈板機道采用1.62.2m料支護，由于無強力支護措施，開掘后二十天內(nèi)支架折損率竟達80%。筆者下令整改并在第三臺鏈板機道采用雙抬柵支護法后，側(cè)壓、頂壓均較穩(wěn)定，一個月內(nèi)折柱率僅10%。 二十年來的井下現(xiàn)場管理工作，筆者認識到：一是采準巷道的頂區(qū)上風(fēng)巷與順槽支護出口均宜采用1.8米梁，2.2米腿

8、的大斷面掘進，采用下底梁支護或下底梁加單抬棚支護或下底梁雙抬棚支護等強力支護方式。均可使上下風(fēng)巷安全使用長度由90米加大到150米，維持時間從1個月延長到3個月以上。二是跟頂掘進時，對巷道支架的支護重點應(yīng)由對頂板改為對底板的支護。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。四是因為巷道交叉點是應(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均宜以雙抬棚或雙對棚的強力支護。 2、水采底區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造與支護方式。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，地表水下滲，使再生頂板膠結(jié)好。但從開掘采準巷道到開槍回采，巷道維護時間須達3個月之久。由于巷道獨頭掘進，回風(fēng)困難，故溫度高、濕度大，木支柱容易腐爛。 筆者認為，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支架間的穩(wěn)定性?？纱蛑刑锛雍癖嘲逯ёo，棚距應(yīng)由70厘米改為50厘米為宜。若當(dāng)巷道在煤柱中掘進時，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法等維