鲁庄煤矿三软煤层巷道支护技术实践

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　　摘要：煤矿软岩问题一直是困扰煤矿生产和建设的重大难题之一。三软煤层巷道围岩的突出特征是围岩由非均质层状岩体组成，围岩变形不协调而容易离层和失稳，表现为巷道变形破坏明显。长期以来，三软煤层回采巷道的支护问题一直是困扰生产的难题。本文针对鲁庄煤矿三软煤层巷道支护技术作简要探讨。
　　关键词：三软煤层 巷道支护 卸压开采
　　1 矿井概述
　　郑州鹤郑大峪沟鲁庄煤业有限公司位于巩义市西南角，设计能力15万吨/年。该矿井田面积1.128平方公里，可采储量96.48万吨。
　　2 三软煤层创新支护技术的必要性
　　三软煤层是指顶板、地板及开采都比较松软的复杂的煤层地质结构，在开采中具有很大的难度，对开采技术是一个非常大的挑战。，容易产生岩石断裂或者坍塌的现象。受高应力的影响， 软岩问题愈趋严重，围岩处于软岩状态， 施工条件趋于复杂化， 巷道及硐室支护的难度和破坏程度不断增加。底鼓是煤矿巷道中经常发生的动力现象， 巷道底鼓使断面缩小， 阻碍运输、通风和人员行走， 因底鼓而造成巷道报废的现象时有发生， 严重影响生产和威胁安全。
　　3三软煤层巷道支护的实践
　　我矿采用11#工字钢梯形对棚支护与松帮卸压钻孔相结合及煤层注水的联合支护方法，效果显著。
　　3.1 型钢支护断面选择及支护要求
　　3.1.1 断面选择
　　我矿12100下顺槽掘进采用支护采用11#工字钢梯形对棚支护，梁长2.4m，腿长2.6m，下扎角15°，采用小断面，快速掘进的方式进行支护，这样即可有效控制顶板，又降低了巷道返修率。
　　3.1.2支护要求
　　1、巷道净高为：2325mm，允许偏差-50mm～+80mm，净宽（下）为3429mm，允许偏差50mm～+80mm，严格按巷道中线掘进。
　　2、水平巷道支架应垂直巷道顶（底）板，前倾、后仰不得超过±1°；倾斜巷道迎山角按坡度每6°～8°迎1°，误差不得超过+0.5°。
　　3、全断面铺设塑料网，网与网之间扣扣相连，双边搭接，搭接长度不小于100mm。
　　4、每棚背木18块（顶、两帮各6块），背木间距0.5m。背木全部要背紧背牢。
　　5、支架柱窝深度：设计200 mm，柱窝要挖到实底。
　　6、支架间距：0.5m，允许误差：±100mm， 支柱扎角：15°。
　　7、 木撑杆规格：L=400Φ60mm，安设在顶部梁端2根，两帮柱腿各2根，梁上距梁端200mm，柱腿上距梁下200mm和底板以上300mm各一根；为防止梁与腿搭接处铁对铁打滑，必须加设木垫板。
　　3.1.3 11#工字钢梯形对棚支护施工方法
　　按所送掘进中线掘进，采用风镐、手镐落煤。首先用手镐刷出梁道，前移前探梁，用前探梁托住新梁，然后把塑料网在新钢梁上铺好，护好顶，在确保安全的情况下，迅速掏出柱窝，栽上腿，上好卡缆，背紧帮、顶。然后按棚距500mm逐棚假设。
　　3.1.4 超前支护应用方案
　　使用两根箱型梁，配合四个专用卡子作为临时支护。卡子位置：前面一个吊挂在迎头向外第二棚的棚梁上，另一个吊挂在超前支护末端向里第二棚的棚梁上。先对巷道断面的正顶刷顶，最大空顶距不超过0.6m，待顶刷好后将所架工字钢棚棚梁及网担在临时支护的箱型梁前端，前移临时支护，使箱型梁一端抵住煤墙，调好中线及坡度把临时支护背紧背牢，联好网、背好顶，然后再栽柱腿。背牢帮顶进行永久支护，超前支护与每棚接触要背紧背牢。 3.2 研究钻孔卸压技术，解决煤巷侧压难题
　　我矿12100下顺槽掘进工作面通过采取松帮卸压，应用效果显著。安全可靠程度明显提高。
　　3.2.1开孔卸压实施方案
　　1、钻孔直径75—89mm，钻孔深度5—8m，钻孔间距500mm，钻孔排距500mm，巷道两帮各布置3个钻孔，钻孔开孔位置距巷道顶梁下方500m处，孔间距500mm。
　　2、钻机型号：手持风动式钻机ZQSJ-90型；钻杆规格：直径65mm×1.5m。。
　　3、松帮卸压钻孔滞后迎头5m作业。
　　4、使用合理的润滑油和保持良好的润滑性，不得无润滑油作业。
　　5、为充分保护钻头，当钻孔打设至遇岩石时即停止钻孔作业。
　　6、为便于对松帮卸压钻孔变形情况的观察，区队严禁将塑料瓶等任何物件塞入卸压孔中。
　　7、后巷松帮泄压孔被压实后，应及时补孔；初次补孔时间滞后于初次打孔时间约10～15天，距掘进头越近，补孔时间约近。180m的顺槽，回采期间需补孔2～3次，且下顺槽补孔次数多于上顺槽1～2次。
　　3.3 煤层注水改变巷道应力集中的研究
　　通过煤层静压注水，在巷道掘进前方巷道周边形成一定厚度的粘结层，该粘结层能很好地约束松散的煤体，阻止片帮和冒顶发生。
　　3.3.1煤层注水技术参数及工艺
　　1、钻孔布置
　　采用手持式气动钻机，人工进行打眼，孔径42mm，孔深8m，在巷道迎头布置3个注水孔，钻孔布置在煤厚度的中部距顶板约0.5m，为方便排屑钻孔应有10-20°仰角。钻孔方位与巷道巷道掘进中线有10-20°夹角。
　　2、煤层注水施工工艺
　　（1）、煤层注水钻孔施工及注水工作必须在掘进前进行，注水期间施工单位必须指派一名跟班队长专门负责注水工作。
　　（2）、封孔参数及封孔工艺：封孔采用橡胶快速封孔器封孔，封孔器长1m，封孔深度不小于1m。
　　（3）、钻孔湿润半径为2-4m，注水压力不超过地层压力而高于煤层的瓦斯压力，一般单孔注水压力为2.5MPa～5MPa。单孔注水时间：一般为间歇性注水5分钟一次，注水量以每次5分钟0.5m为宜。实际单孔注水时间以煤壁出水时为准。
　　4 经济效益和社会效益
　　通过11#工字钢梯形对棚支护与松帮卸压钻孔相结合及煤层注水联合支护方法与原工字钢棚相比，每月可减少维修工资10万余元，每月可降低材料消耗10万余元，每月可多生产原煤约1000吨，单面可增加工业产值500万元。通过技术成果的研究，工作面采取的三软煤层支护技术效果非常明显，杜绝了顶板事故的发生事故，减少了巷道的返修量，降低了职工的劳动强度。生产效率和职工收入得到了提高，取得了很好的社会效益。
　　5结论
　　采用11#工字钢梯形对棚支护与松帮卸压钻孔相结合及煤层注水的联合支护方法，能有效的控制了巷道围岩的有害变形，提高了支护效果，减少了二次支护及巷道的多次修复，降低了巷道维护成本，减轻了工人劳动强度。此技术对于与其他矿井与开采技术工艺类似的矿区矿井普遍具有借鉴意义，将取得巨大的经济社会效益。
　　参考文献：
　　[1]张宏斌，王乐琦.偃龙煤田三软煤层支护技术的分析与探讨[J].中州煤炭，2009（10）.
　　[2]李树彬.三软煤层回采巷道支护中钻孔卸压技术[J].煤炭科学技术，2012（06）.
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