軟巖煤層頂底板治理方法的研究

張俊

摘 要：軟巖其松散的結構，極易造成巷道變形影響采掘活動，甚至導致頂板事故的發生，為了保障開采的有效進行，對其巷道頂底板治理方法進行分析與研究。

關鍵詞：軟巖；巷道治理；具體措施

一、前言

軟巖煤層主要表現為：煤層和底板軟，礦壓顯現明顯，底鼓幫鼓現象十分嚴重，巷修工作量大，治理難度大，嚴重影響了礦井安全高效生產，采取合理的支護方法和頂底板治理措施，可有效控制巷道圍巖變形，減少巷修工程量，對提高礦井安全高效生產和減少巷道維護費用具有關鍵作用。

二、目前現狀

工作面參數對開采的影響主要表現在回采時間長短、推進速度快慢與巷道變形量大小的關系上。工作面走向、面長越長，回采時間就越長，倒安裝工作量就越小，對生產銜接、產能提高和設備越有利。但隨著走向和面長的加長，巷道服務時間延長，推進速度相對變慢，巷道變形量將增加。現在的巷道支護方式，一次支護后不能有效控制底鼓和幫鼓，在服務期內必須對巷道進行多次治理，主要是刷幫和臥底，才能保證巷道斷面滿足安全生產需要。

對巷道的治理分掘進和回采兩個階段，在掘進階段隨著巷道向前掘進，后路一般需要臥底2-3次，工作面掘交后，再全面清臥一次。工作面回采階段，一般初次放頂前不需治理。推采40～50米以后，受移動支承壓力的影響，巷道底鼓、幫鼓變形量加大，每天都需要安排人員對超前段巷道進行治理。皮帶巷清臥一般分兩段進行，一段在皮帶承載部前方先臥一遍，另一段在轉載橋身前方再臥一遍。軌道巷采取機軌合一布置，一般安設一部800mm皮帶，皮帶后方跟40T溜子，對超前段巷道進行清臥。

三、頂底板治理的主要措施

（一）工作面布置及開采順序

工作面布置時，除考慮煤層賦存、各類地質構造、各類煤柱等影響外，必須對上部煤層開采情況進行分析，軟巖煤層巷道位置要選擇在應力降低區或原巖應力區內，避開上部煤層開采形成的應力增高區，這樣有利于減小巷道變形量。

采區內工作面開采順序盡量安排順序開采，相鄰工作面要在一個工作面回采結束一段時間后再進入掘進，間隔時間最好6個月以上。要避免形成孤島工作面。

（二）工作面參數確定

工作面參數主要包括走向長和面長。

目前設計時，工作面走向長主要取決于采區尺寸、斷層影響等，沒有特殊要求。工作面長度一般采取100～120m。

（三）區段煤柱留設

煤柱尺寸主要根據礦山壓力、資源回收率等確定。煤柱尺寸太大，資源回收率低，造成資源浪費。煤柱尺寸太小，受動壓等影響，煤柱破碎后易與相鄰采空區連通形成漏風，發生煤層自然發火等情況，影響安全生產。相鄰工作面間區段煤柱一般留設10-25m左右為宜，要避開頂板壓力峰值區域。

（四）巷道斷面及支護

采準巷道采用矩形斷面，沿煤層頂板掘進。工作面進、回風巷和采區集中巷寬4.6m，高3～3.3m，切眼寬7.5m，高3.3m。

軟巖頂板一般為粘土巖、細砂巖；直接底一般為鮞狀粘土巖；老底為灰巖。巷道基本支護形式為錨網，切眼和采區集中巷加打鋼帶和錨索。特殊情況下，如頂板破碎、有淋水、過斷層、過老空區、高應力區、交岔點、大斷面等，必須根據實際情況制定加強支護措施。

1.頂錨桿

頂錨桿采用直徑20mm長2m的等強螺紋鋼錨桿，配套等強蝶形鐵托盤。

2.幫錨桿

工作面進、回風巷及切眼幫錨桿采用直徑16mm長2m等強螺紋鋼錨桿，采區集中巷幫錨桿同頂錨桿。

3.錨桿間排距

采區集中巷頂、幫錨桿間排距采用800*800mm，工作面進、回風巷及切眼頂、幫錨桿間排距采用900*900mm。

4.錨固方式

采用樹脂藥卷錨固，樹脂藥卷直徑為28mm，長度500mm。每根錨桿用2支樹脂藥卷錨固，一支CK2850樹脂藥卷和一支K2850樹脂藥卷，設計錨固力≥70KN，錨桿螺母扭矩≥120N？m。

5.金屬網

采用12#鐵絲編制的菱形金屬網，規格7500㎜×1060㎜。

6.錨索、鋼帶

采區集中巷由于服務時間長，切眼由于斷面大，在錨網支護的基礎上加打錨索和鋼帶。

錨索采用7股Φ5mm高強度鋼絞線，直徑15.24mm，長7m，強度1860MPa，最低破斷荷載260.7KN，設計錨固力≥200KN，配套鎖具和托盤，錨索鉆孔直徑28mm。每根錨索使用5支S2335樹脂藥卷錨固，2支超快，3支快速。

采區集中巷巷道斷面每排布置2根錨索，間距2米；錨索排距1.6米。切眼巷道斷面每排布置2～3根錨索，錨索排距1.8米，切眼擴機窩段每排增加1根錨索。

鋼帶采用U型鋼帶或W型鋼帶，隔一排錨桿打設一條鋼帶。

（五）重點巷道掘進方面

1、從設計上增大巷道斷面，預留變形量。巷道可采用寬5m，高3.5m的規格。

2、掘進期間要加強頂幫一體化支護理念，幫可用大托盤錨桿支護，增加托盤與護幫的支護面積，也可加鋼筋網支護以增強兩幫支護強度。

3、巷道頂板兩角加打加強錨索。

（六）回采超前壓力問題的解決方案

1、在工作面推采期間可超前采面50米，在巷道兩幫做防護墻（規格4.5×1.5×2.6m，做好后用麻袋裝土碼放充填，起到巷道泄壓的作用）。

2、工作面推采可以對工作面調斜，調成機頭機尾相差10-15m左右。

3、孤島煤柱開采兩巷受采空區采動影響的采煤工作面，可超前在巷幫打深孔眼進行爆破，釋放應力，眼間距10m，深10m裝5個藥卷。

（七）巷道清臥機的應用

在回采、掘進巷道使用巷道清臥機代替人工清臥，清臥機型號MWD1.6/0.03L。該清臥機具有體積小、輕便、靈活的特點，比較適合井下條件。清臥效率上，一臺清臥機每班可清臥巷道6米左右，節省人工5-6人。

四、結束語

綜上所述，軟巖煤層頂底板的治理需要多管齊下的支護手段才能起到良好的作用，要根據煤礦不同的地質情況具體分析，從而選擇合適的支護方法。

參考文獻：

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