三軟煤層支護斷面的優(yōu)化研究

王飛

（河南永華能源有限公司嵩山煤礦，河南 偃師 471900）

三軟煤層支護斷面的優(yōu)化研究

王飛

（河南永華能源有限公司嵩山煤礦，河南 偃師 471900）

目前，三軟煤層支護強度大的問題，一直是困擾煤礦生產(chǎn)和安全的重大難題。永華能源有限公司嵩山煤礦在2103綜采工作面上順槽3#段進行了支護優(yōu)化設(shè)計，經(jīng)過長時間的礦壓觀測分析，本次支護優(yōu)化設(shè)計解決了三軟煤層短時間內(nèi)返修率高的問題。

三軟煤層；煤層傾角；U36鋼棚支架

河南永華能源有限公司位于河南省偃師市境內(nèi)，主要開采的煤田為偃龍煤田。井下主采煤層二1煤屬典型的三軟煤層。二1煤層，煤（巖）層為單一緩傾斜構(gòu)造，近東西走向，傾向北，傾角10°～20°，平均15°。由于2103上順槽3#段在掘進過程中受采動影響較大，巷道壓力較為顯著，返修率高的問題一直在困擾著巷道的施工。為了解決支護難度大、返修率高的問題，公司決定在我礦2103綜采工作面上順槽3#段進行支護設(shè)計優(yōu)化改造。實踐證明，支護優(yōu)化設(shè)計改造后，巷道明顯變形較慢，返修率大大降低。

1　支護優(yōu)化設(shè)計分析

1.1支護優(yōu)化前后對比

1.1.1對比分析

2103上順槽3#段支護斷面優(yōu)化前后不變，支護斷面形狀仍為梯形半圓拱斷。在原有巷道支護的基礎(chǔ)上增大了巷道的面積，巷道可變形量得到了充分的保證。另外，此次優(yōu)化變更后，增加了雙點柱支護內(nèi)容，使巷道的抗壓力得到了保證。

1.1.2優(yōu)化前支護斷面規(guī)格及參數(shù)

原斷面支護采用U36型鋼棚+U36型鋼點柱支護，巷道凈斷面為10.8m2，凈寬（拱基線處）4 200 mm，下寬4 400 mm，凈高3 000 mm，柱窩深度200 mm，外扎角5°；掘進斷面為12.3m2，掘進寬度（起拱線處）4 600 mm，掘進高度3 400 mm，棚距中至中500 mm。支架采用U36型鋼加工，支架為4節(jié)結(jié)構(gòu)，節(jié)與節(jié)之間用3副卡纜連接，梁、腿搭接長度為400 mm，頂梁搭接長度為600 mm。支架間用3副簡易連接板固定，連接板布置在支架搭接處中部卡纜位置。見圖1。

圖1　優(yōu)化前支護斷面示意圖Fig.1 Schematic diagram of the front supporting section

優(yōu)化支護后主要采用U36型鋼棚+U36型鋼點柱支護，支架上部為半圓拱，下部為梯形，半圓拱半徑為2 300 mm。巷道設(shè)計凈寬（起拱線處）4 600 mm，下寬4 880 mm，凈高3 500 mm，柱窩深200 mm，內(nèi)扎角85°，巷道凈斷面14.1 m2；掘進寬度（起拱線處）5 000 mm，掘進高度3 900 mm，掘進斷面積16.95 m2；棚距：500 mm。支架采用U36型鋼加工，支架為4節(jié)結(jié)構(gòu)，節(jié)與節(jié)之間用3副卡纜連接，梁、腿搭接長度為400 mm，頂梁搭接長度為600 mm。支架間用3副簡易連接板固定，連接板布置在支架搭接處中部卡纜位置。另外，支架采用雙點柱加強支護，點柱為兩節(jié)結(jié)構(gòu)，總長度3 500 mm（搭接長度），點柱打設(shè)在巷道支架下距中線各100 mm的位置。

圖2　優(yōu)化后支護斷面示意圖Fig.2 Schematic diagram of supporting section after optimization

1.2效果分析

2103綜采工作面上順槽3#段支護優(yōu)化設(shè)計后，經(jīng)過礦壓觀測試驗顯示，巷道在開始變形到一定周期后停止變形，基本維持在高2 m，寬2 m左右。縮短了維修的周期，減小了返修率。

中心點柱的應(yīng)用，改變了巷道架棚規(guī)律。在巷道支架下方布置中心點柱，一方面隔離了作業(yè)空間，另一方面，改變了圓拱受力均勻的特性。由于拱形支架具有可縮性，在中心點柱的作用下局部仍會出現(xiàn)三角形破壞現(xiàn)象，支架復(fù)用率不是太高，從經(jīng)濟角度上看，稍微有些浪費。

此次三軟煤層優(yōu)化設(shè)計的成功，迅速地在偃龍煤田推廣，它徹底地解決了嵩山煤礦回采巷道支護難度大、返修率高的難題。

［1]孟憲銳，徐永勇，劉環(huán)宇.難采煤層的分類標(biāo)準(zhǔn)與定量化研究［J］.煤炭學(xué)報，2000，（4）：348-351.

［2]索杰.“三軟”煤層煤巷掘進支護技術(shù)方案研究［J］.煤炭技術(shù)，2007，（10）：73-74.

［3]苑海成.三軟煤層掘進支護方法研究［J］.科技促進發(fā)展，2010，（S1）：58-59.

Study on the Optimization of the Supporting Section of Three Soft Coal Seam

WANGFei
（Henan Yonghua EnergyCo.Ltd.of Songshan coal mine，Yanshi 471900，China）

At present，the problem of three soft coal seam supporting strength，has been a major problem that plagued the coal mine production and safety.Yonghua Energy Co.，Ltd.Songshan coal in 2103 fully mechanized face along the groove 3#segment for the optimization design of support.After a longtime ofmine pressure observation and analysis，the branch support optimization design tosolve the"Three Soft"coal seam in a short time repair rate high question.

Three soft coal seam；Coal seamdip angle；U36steel shed support

TD353.2

B

1674-8646（2015）07-0071-01

2015-04-27

王飛（1990-），男，河南永城人，助理工程師，從事煤礦機械設(shè)計研究。