三軟突出煤層的掘進(jìn)控制與支護(hù)技術(shù)研究

楊廷剛

（重慶足鍶礦業(yè)集團(tuán)有限公司，重慶 402365）

在“三軟”煤層巷道掘進(jìn)中大多伴隨巷道底鼔、幫頂離層、變形等礦壓現(xiàn)象，從而影響礦井在生產(chǎn)運(yùn)行過程中的頂板安全，礦井巷道維護(hù)費(fèi)用較高。為此回采巷道布置、設(shè)計(jì)、掘進(jìn)工藝等方面必須圍繞回采巷道圍巖特征進(jìn)行設(shè)計(jì)。回采巷道支護(hù)設(shè)計(jì)亦是一個(gè)公認(rèn)的難題，特別是解放層煤層的支護(hù)，要同時(shí)考慮到瓦斯和消突問題。

論文重點(diǎn)介紹解放層巷道掘進(jìn)過程中為確保瓦斯治理施工作業(yè)空間及預(yù)抽效果，在成本考慮的同時(shí)還要確保掘進(jìn)過程中的礦車運(yùn)輸，回采過程中的連續(xù)化運(yùn)輸?shù)葪l件的掘進(jìn)技術(shù)手段；同時(shí)針對煤層“三軟”特性結(jié)合瓦斯治理對巷道斷面、支護(hù)進(jìn)行的一系列研究，通過科學(xué)合理的技術(shù)手段，采取經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方式選擇有效地支護(hù)手段。

1.煤層及開采概況

礦區(qū)內(nèi)可采及局部可采煤層4層，即K1、K3、K4、K6煤層，其中K1為中厚煤層，其余為薄煤層。

K3煤層位于龍?zhí)睹航M第一段（P2l1）中部，為半暗至半亮型煤，平均煤層厚度1.08m。頂板為黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖，含硅質(zhì)結(jié)核，厚2.00m～3.00m，平均厚2.45m。開采過程中頂板緩慢跨落。

采用走向長壁連續(xù)跨石門，采區(qū)后退式采煤方法，綜合機(jī)械化開采。

2.掘進(jìn)技術(shù)

2.1 前期設(shè)計(jì)及存在問題

2.1.1 決定巷道的各類因素及初步設(shè)計(jì)

1m寬的膠帶運(yùn)輸，5t電瓶機(jī)車+1t固定式礦車，ZYW-3200型鉆機(jī)。巷道設(shè)計(jì)為半圓拱斷面，全寬3300mm，凈寬3100mm，全高2560mm，凈高2200mm，煤槽中在巷道西幫側(cè)軌面上1600mm～2000mm，掘進(jìn)時(shí)按中腰線掘進(jìn)。

2.1.2 存在問題

將K3煤層的賦存條件理想化了即煤層賦存條件穩(wěn)定、產(chǎn)狀穩(wěn)定，但由于受沉積環(huán)境不穩(wěn)定的影響，煤層小構(gòu)造出現(xiàn)頻繁，厚度變化快且有薄化帶出現(xiàn)，導(dǎo)致頂、底板不規(guī)則（即同一高程頂、底板不在同一條直線上，頻繁地向東、西方向波動(dòng)），為此導(dǎo)致巷道在掘進(jìn)過程中，會(huì)出現(xiàn)以下極端現(xiàn)象：（1）忽略煤層變化情況，嚴(yán)格按照中線施工。導(dǎo)致煤槽變短甚至幾乎甩脫煤層，從而達(dá)不到瓦斯治理施工要求。（2）順煤層變化而變化，無中線施工。施工時(shí)遇煤槽高低變化，導(dǎo)致巷道在軸線方向左右擺動(dòng)，巷道彎曲不一，達(dá)不到連續(xù)化運(yùn)輸?shù)囊蟆＃?）順煤層變化而起伏，無腰線施工，保障煤槽長度確保鉆孔施工需要。這樣會(huì)導(dǎo)致巷道在軸線方向上下擺動(dòng)，巷道起伏不平，掘進(jìn)運(yùn)輸時(shí)機(jī)車牽引或人力推車?yán)щy甚至危險(xiǎn)。

2.2 解決方案[1]

一般400m范圍內(nèi)煤層偏移在1500mm范圍內(nèi)，最大在3500mm。非嚴(yán)格按中線掘進(jìn)，巷道局部加寬、加高、臥底控制層位，嚴(yán)格按腰線鋪設(shè)軌道等系列方式有效解決以上問題。巷道可全寬可視現(xiàn)場情況逐步調(diào)整為3300mm～4800mm，全高2560mm～2620mm。并針對性制定《迎頭煤層及兩幫變化現(xiàn)場處理標(biāo)準(zhǔn)》，見表1迎頭煤層及兩幫變化現(xiàn)場處理標(biāo)準(zhǔn)。

表1 迎頭煤層及兩幫變化現(xiàn)場處理標(biāo)準(zhǔn)（單位：mm）

3.支護(hù)技術(shù)

3.1 存在問題

（1）底鼓嚴(yán)重：巷道新掘后1～5周時(shí)間內(nèi)底鼔較快（部分巷道達(dá)到100mm/d），平均底鼔量達(dá)1030mm，最大底鼔量達(dá)1450mm，在8周后逐漸趨于穩(wěn)定。同時(shí)其底鼔成一定規(guī)律性，總是底板邊高于天板邊，隨著起底的次數(shù)增加底鼔速率相應(yīng)減小，底鼔量略微減少。

（2）變形嚴(yán)重：巷道幫、頂離層變形嚴(yán)重，離層位移量達(dá)300mm～500mm（1.5～2個(gè)月后位移相對較明顯），在巷道腰線以上位置，尤其是天板側(cè)以上區(qū)域尤為突出。

3.2 解決方案[2-3]

巷道支護(hù)設(shè)計(jì)將直徑φ12mm鋼筋改為150mm×2.75mm×4.0m/1.8m不等的M型鋼，將￠1×30塑料錨網(wǎng)改為10#40×40金屬錨網(wǎng)。

4 結(jié)語

通過巷道掘進(jìn)控制技術(shù)摒棄以往嚴(yán)格按中（腰）線作業(yè)的的掘進(jìn)方式，避免了巷道斷面無限制的增大、設(shè)備過多的投入，同時(shí)又確保了瓦斯治理作業(yè)空間，達(dá)到了掘進(jìn)時(shí)的軌道運(yùn)輸、開采時(shí)的連續(xù)化運(yùn)輸要求。

運(yùn)用綜合性支護(hù)技術(shù)，解決了巷道底鼓、幫頂變形嚴(yán)重的情況，減少二次修護(hù)及支護(hù)成本與時(shí)間，保障巷道的回掘進(jìn)與回采的有效使用，對中小型突出巷道安全、經(jīng)濟(jì)、高效的掘進(jìn)控制與支護(hù)有較好的借鑒意義。