薄煤層野青復合頂板的支護技術研究

鹿蘇超LU Su-chao

（河北省邯鄲市孫莊采礦有限公司，邯鄲 056200）

（Sunzhuang Mining Company in Handan of Hebei Province，Handan 056200，China）

0 引言

隨著孫莊煤礦野清煤層灰巖頂板支護年限的增長，深部巷道的地質條件也會更加復雜，野青薄煤層的科學有效配采就顯得極為重要，在施工過程中如何合理開采薄煤層就成為了目前首要的任務，也可保證礦井采掘生產量的穩定。煤礦生產總量逐年減少，礦井采掘想要持續下去就要不斷提高采掘技術以及做好充分的頂板管理工作，由于大部分煤層頂板還是復合頂板，管理野青灰巖頂板就顯得比較困難。因此，想要做好復合頂板的支護工作，就要使薄煤層的綜掘單進技術得到提高，首先要準備好充足的薄煤層開采前期工作，以達到采掘生產量提高的目的，主采與配采煤層的生產量要始終保持平衡，只有這樣礦井才能得到健康穩定的發展。

1 野青煤層及頂底板巖性

由于孫莊煤礦七采區的四號煤厚度比較不均等，通常煤的厚度在0.3～1.89m 時會有部分煤層被火侵蝕為巖石，配上掘進中的煤層平均厚度約達1.0m，由于四號煤頂板是野青復合頂板，所以它的頂板通常是野青灰巖居多，野青灰巖呈灰黑色，質地堅硬，其中含有較多雜質，有部分灰巖還存有缺失，厚度約為0.2～0.45m，其平均厚度約為0.3m，灰巖繼續往上就可見厚度約達3.0m 的泥巖，呈黑色質地柔軟，其中含有較多包裹體，泥巖上部煤線比較不穩定，厚度約為0～0.3m，繼續往上就是一層粉砂巖，厚度比較不均等質地相對柔軟。直接底則是灰色的粉砂巖，主要由石英、長石作為組成部分，其中含有包裹體，厚度約為2.6m，老底是厚粉砂巖，厚度約為6.05m。老底與直接底中間還有一小層煤，厚度約為0.3m。

四號煤開拓準備之前二號煤層已經順利開采，其地質構造比較復雜，一般是由斷層、褶曲作為主要組成部分。四號煤地質情況表明煤頂板當中還有部分局部野青灰巖存在缺失，這種缺失很容易造成直接頂變成泥巖，從而加大野青復合頂板管理與支護的難度，導致出現頂板事故。通過對于條件比較復雜復合頂板的研究，分析出如何開發頂板支護方式、施工組織技術的有效措施，找到利于頂板條件的最佳支護方案。

2 灰巖復合頂板的支護方式

通過對頂板灰巖情況的研究，了解到巷道頂板巖層的屬性，只有充分掌握巷道頂板巖性，結合準確可靠的資料選擇出最佳的支護方式，才能有效完成野青灰巖頂板的支護工作。探測灰巖頂板可有利于開展復合頂板的支護，也是保證復合頂板安全的重要內容。在掘進支護的過程中，也要進行支護頂板錨桿以及錨索，前者支護孔深2.4m，后者支護孔深9m，設計孔深的同時也要繼續觀察頂板灰巖的情況，將探測到的頂板灰巖情況記載清楚，并且要了解野青灰巖頂板的具體情況。在操作支護方式的過程中，將探測頂板灰巖施工作為主要工作，將施工探測負責人、日期、位置、各層巖石厚度等信息清楚的記錄下來，定期匯報工作，根據巷道情況繪制素描圖，完善巷道支護方式、圍巖變形情況，可為后期施工與優化支護方式提供參考。

針對不同灰巖頂板選擇支護方式，四號煤層頂板是野青灰巖，厚度約達0.2～0.5m，其平均厚度是0.35m。巷道頂板情況比較穩定，通過使用錨網索支護，直接灰巖頂板能夠承載上覆泥巖、巖層的壓力。如果遇到巷道超挖或錨桿錨索失效的情況，就要立即補上打點錨桿進行有效支護，從而可以保證圍巖的支護效果。當頂板灰巖厚度超過0.3m，根據施工經驗觀測頂板情況看灰巖是否穩定，錨網支護正常是為了減少支護材料單耗以及人工勞力，可優化頂錨索的支護，有利于提高掘進效率。當頂板灰巖厚度小于0.3m，在錨網支護正常的情況下，可加大對頂板的控制，在施工過程中，通過前探梁、打設點錨建立暫時的支護點，同時對薄層灰巖開展錨網支護，為預防灰巖層掉落引起上層泥巖往下沉，有效控制灰巖頂板。在掘進的過程中還會看到因為頂板灰巖的缺失而造成圍巖不清，頂板出現小斷層或灰巖缺失，巷道直接頂板結構性比較差，上層是超過3m 的泥巖，十分容易塌落而出現頂板事故，這就要在進行掘進工作前，做好充分的支護準備工作，通過錨桿、前探梁搭建形成臨時支護假頂，用于防止上層泥層的塌落。本文根據四號煤復合頂板的特點，在掘進施工過程中首先探測其頂板巖性，及時通過有效的方式進行支護。四號煤層平均厚度大約1.0m，不可采用打眼、爆破等方式選擇掘進，要不然容易引起灰巖頂板的脫落等，頂板灰巖厚度沒有達到0.3m 時會對管理頂板造成不利影響。U 型鋼與錨網索共同組成頂板支護方式，可以增加頂板的支護強度，通過這種支護方式，在一定程度上保證了支護效果。在掘進施工的過程中可采用先進干擾小的綜掘機，可有利于控制頂板，從而有效防止破壞頂板灰巖以及薄層灰巖的塌落。

3 灰巖復合頂板的支護方式策略

復合頂板巷道錨網支護技術一定要按照高強度錨桿支護錨固平衡拱、懸吊等基本理論，支護參數要符合科學可行的要求，能夠防止巷道圍巖變形，頂板支護效果才會好。如果有效的復合頂板巷道錨網支護技術，可以減少圍巖變形、兩幫移近量，頂板下沉量在控制范圍之內，可保證巷道使用斷面不受到破壞。錨網支護技術可防止巷道變形，灰巖復合頂板有效的支護方式可增大圍巖支護阻力，圍巖變形支護阻力就會隨著圍巖不斷膨脹而增大，可增加圍巖抗壓能力與自承力，從而達到防止巷道變形的目的。

控制巷道變形可幫助減少人工勞力與材料資源的損耗，巷道圍巖抗壓能力增強支護層抗壓強度也隨之增強，從而有效避免巷道破壞，還可保障施工人員的生命安全不受到威脅。只有不斷提高掘進單進技術與礦井支護能力，就可減輕今后巷道支護工作所負擔的壓力，有利于礦井生產量的穩定發展，可有效緩解供需壓力。薄煤層野青復合頂板的支護方式也在實踐中不斷得到創新，技術經驗也逐漸積累，可為掘進相同條件下的復合頂板巷道打下基礎。首先通過先進的觀測方式，保證獲得準確科學的觀測資料，便于開展巷道掘進工作，同時隨時觀測灰巖頂板的基本情況，也為后期對巷道進行支護補強提供了依據，在掘進施工的過程當中通過采用干擾小的綜掘機，可以有效防止破壞頂板灰巖與薄層灰巖的塌落，達到控制灰巖頂板的目的。

4 結束語

綜上所述，孫莊煤礦四號煤巷道掘進過程中應用復合頂板支護技術，經過后期觀測巷道頂底板、兩幫位移量，支護效果良好，可有效處理野青復合頂板的支護困難問題，可完成薄煤層綜掘的快速施工。通過對于復雜巷道的復合頂板支護技術的研究，為今后相同環境下復合頂板的巷道支護提供了寶貴經驗。

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