攸縣煤礦巷道支護方式的探討

摘要：攸縣煤炭資源豐富，煤炭生產是該縣的主導產業。全區瓦斯低，煤層不自燃，水文地質簡單。但構造復雜，煤層傾角大，空間形態變化大，局部可采煤層多卻找煤難。巷道頂板管理和找煤為攸縣煤礦開采過程中的重中之中。

關鍵詞：株洲市攸縣，小煤礦，科學支護，探討

1、攸縣小煤礦生產規模

攸縣隸屬于湖南省株洲市，位于湖南省東南部。區內有黃豐橋、蘭村和桃水均三大主要煤田，蘭村向斜為儲量最豐富的。全縣約小煤礦100家，現正逐步整合、關閉等手段減少煤礦數量。90%的煤礦單井生產能力在6萬噸/年左右，總生產能力約650萬噸/年左右，多為私有股份煤礦。境內煤礦“小”且“多”，井下巷道、老窯復雜，存在越界開采、亂采亂挖現象。開采深度在+100m至-150m之間，多為淺部開采。多為平硐或斜井開拓，開采方法大多沿用非正規采煤法，手鎬或爆破落煤，工藝落后且安全風險大。

2、境內煤田地質條件

1）地質特征

境內煤田地質勘探程度不夠，達不到施工設計規范對勘探程度的要求。煤層數量多，10多層甚至20多層。無整體可采煤層，局部可采煤層，俗稱“雞窩煤”，局部可采煤礦7-8層，且其空間形態變化大，可采區與不可采區相間出現，煤層沿走向或傾向厚度變化大，傾角在35度左右，為急傾斜煤層。煤層之間無明顯標志層。

區內巖性主要為細～中粒砂巖、細粒砂巖、粉砂巖、砂質泥巖。構造為向斜構造（如木船形），向斜軸線基本與S315省道一致。礦區各井田礦井均屬低瓦斯礦井，區內煤塵無爆炸危險性，煤層均無自然發火傾向性；地溫正常，無沖擊地壓；水文地質類型簡單，但因開采歷史悠久，老窯水數量多而難于全面查清，嚴重威脅深部礦井的開采安全。在存局部冒頂現象、巷道不底鼓。

2）井巷圍巖地質特征

區內煤礦巖石巷道工程圍巖多為砂巖或部分砂質泥巖，穩固性好，尤以砂巖為佳，砂巖抗壓強度大，坑道通過砂巖段，兩壁完整，無需支護，只是在構造破碎帶，其穩定性相對較差，需要支護；局部泥巖穩固性差，抗壓強度小，通過泥巖段、煤層的頂板勻容易冒落。

煤礦直接頂板為多為砂巖、粉砂巖或泥巖，中厚層狀，平行層理，節理、褶皺、裂隙、斷層較發育，一般厚7.5m左右，穩定性較好，頂板容易管理。

3、常用支護方式對比分析

1）噴射混凝土支護

一般設計為噴射C20混凝土50～150mm厚。優點在于施工簡便，支護成本低。缺點在于支撐力不強，對圍巖穩定性要求極高。施工過程中常見問題：支護后對巷道成型沒有大的改觀；對噴射機要求高，容易造成卡機；多采用“干”拌料，粉塵大，混凝土強度不夠，設計為噴射C20混泥土，往往在施工過程中變為噴砂漿。一般只有圍巖穩定或作為臨時支護的情況下采用。

2）錨噴復合支護

一般設計為噴射C20混凝土100mm厚+φ18mm螺紋鋼長1.8m，間距800*800mm。優點在于施工較簡便，支護成本較低，能有效限制圍巖變形，支護后對巷道成型有一定的改觀。缺點在于對圍巖穩定性要求較高，在煤巷、半煤巷或構造帶巷道段效果差。施工過程中常見題：注意錨桿不要順巖層打，不但支護效果差且破壞原圍巖穩定性；施工隊伍常存在偷工減料現象，導致錨標數量、深度達不到設計要求。施工后也很少去對錨桿進行拉力試驗。一般只有圍巖穩定性較好的情況下采用。

3）錨噴網復合支護

一般設計為噴射C20混凝土100mm厚+φ18錨桿長1.8m，間距800*800mm+φ6mm鋼筋網，網格100x100mm。優點在于對圍巖穩定性要求較低，能有效限制圍巖變形，支護后對巷道成型有改觀較好。缺點在于施工工藝復雜，支護成本高。施工過程中常見問題：錨桿不能順巖層打，錨標數量、深度達不到設計要求；掘進頭當附近金屬網容易被崩壞。一般在圍巖穩定性較差的情況下采用。

4）U型棚支護

一般設計為29U鋼拱棚，間距800mm。優點在于施工較簡便，對圍巖穩定性要求較低，能有效限制圍巖變形，支護后對巷道成型有改觀較好，能回收支架。缺點在于支護成本高。施工過程中常見問題：不能接頂背幫嚴實；掘進當頭支架容易崩歪；在使用年限較長的巷道還需噴射混凝土支護，將鋼棚掩蓋。一般在圍巖穩定性極差的情況下采用。

4、結論與建議

考慮到安全隱患、去產能等多重因素，湖南省政府也正逐步關閉攸縣小煤礦。對于還在生產的攸縣小煤礦，筆者根據這幾年在當地的工作經驗及煤層地質條件談談個人的建解：

1、攸縣煤礦巷道圍巖穩定性好，建議巷道支護方式采用裸噴方式支護，不但成本低且施工簡便。局部破碎段可采用U型金屬棚支護，支護效果好且可回收支架，但施工工藝復雜，費用較高。

2、建議成立獨立的地質測量機構，配備足夠的地測技術人員“找煤”和施工前查明周邊煤礦的采空區、積水調查，為安全施工創造條件。

3、建議改善煤礦生產、生活條件，薪酬待遇。目前，湖南小煤礦煤炭行業從業人員已嚴重老齡化，如不采取措施吸引青年人員從業將出現從業人員斷層情況。

4、攸縣煤層多為局部可采，且煤層傾角大，構造復雜。當前爆破、風鎬落煤人工作業量大，建議可采用靈活性好、體積小的刨煤機，實現機械化采煤。

5、建議在礦界附近留設保安煤柱，采掘作業時，增加探水措施。

6、加強測量、地質素描和預測預報工作，避免因資料不準造成的設計失誤和工程損失。

7、在構造復雜、煤層不連續的情況下，可采用房柱式開采，管理采空區頂板。

參考文獻：

[1]湖南省攸縣黃蘭礦區煤巖層綜合對比研究，朱文卿，《中國礦業》，2017（10）：151-155。

[2]湖南省煤田地質特點與找煤方向，肖金成，《中國煤炭地質》，2013，25（3）：3-9

[3]煤礦巷道支護，靳瑞，《科學技術創新》，2012（33）：66-66

[4]煤礦巷道支護技術的研究與應用，康紅普，《煤炭學報》，2010 （11）：1809-1814

作者簡介：張坤（1988-），男，民族：漢，籍貫：湖南省懷化市，當前職務：礦長助理，當前職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：煤礦技術開采。