西铭矿9#难采煤层综采巷道支护研究

论文导读：因此，研究上覆煤层开采之后特别是软岩顶板条件下巷道支护，采取因地制宜、科学合理的巷道支护方式，是很有必要的。2.4两巷支护，特别是双侧采动的无煤柱或窄煤柱巷道维护，其合理支护方式和支护参数的确定，研究尚不充分，是软岩巷道支护的难点。
关键词：采动影响，软岩顶板难采煤层，巷道支护，研究

　　0.导言
　　目前，大多数矿井中都不同程度地存在着随着开采深度的增加、上覆煤层开采而使下部煤层压力不断增高问题，尤其在软岩顶板下开掘巷道，支护难度越来越大，支护成本越来越高。因此，研究上覆煤层开采之后特别是软岩顶板条件下巷道支护，采取因地制宜、科学合理的巷道支护方式，是很有必要的。
　　从我矿回采工作面的情况分析，煤矿的开采破坏了原岩应力的平衡，跟随着回采工作面推进，采空区内直接顶冒落上覆老顶断裂下沉由开始同未冒落矸石相接触到逐渐将冒落矸石压实，使上覆岩层在一定程度上重新得到支承，上覆岩层运动方可逐渐稳定，形成新的应力平衡。我们把这种从直接顶岩层冒落到压实的时间，称为采后动压活动期。采后动压活动期的长短，主要与采煤工作面采高、直接顶及老顶岩性层，原倾角，以及其上覆岩层厚度有关，对于8#煤层而言，一般呈如下两种情况：
　　0.1直接顶为较软弱岩层（无明显老顶或老顶裂隙发育呈块状）
　　在这种顶板情况下，采用全部垮落法开采后，冒落岩石可直接充填满采空区，且由于软弱岩层冒落块度小，故充填比较严实，为此冒落带压实时间极短，即动压活动期相应也短，采后仅约1-2个月就可达到新的平衡。
　　0.2直接顶层状完整，老顶层厚而坚硬
　　随着回采推进这类顶板，直接顶呈不规则垮落后冒落矸石块度较大，板岩体碎胀系数比较大，且具有一定的支承能力，老顶有规则地断裂，逐渐下沉到将冒落矸石压实，需较长一段时间，故动压活动期较长。
　　近年来，我矿随着上组煤层（2＃、3＃煤）产量的逐年减少，下组煤层（8＃、9＃煤）产量逐年增加，9＃煤层已成为我矿的主采煤层之一。由于9＃煤层与上覆8＃煤层层间距为0.5-6.9米，平均1.84米，岩性为砂质页岩，岩性较软，易破碎、易冒落，属于近距难采煤层，顶板破碎难管理，严重影响我矿的安全生产。我们本着少投入、多产出的原则，根据上述规律对9＃煤层软岩顶板下采动之后的掘进支护方式进行了研究，以探求9＃近距离难采煤层、软岩条件下的顶板管理方法。
　　1.主要研究目标
　　1.1测定9#煤顶底板及煤层物理力学性质。
　　1.2 观测9#煤层顺槽顶板和两帮深部煤岩层变形移动。
　　1.3 对巷道变形特征的数值进行模拟试验。
　　1.4 选择巷道的合理支护型式和参数。
　　2.目前国际和国内的相关情况研究汇总
　　2.1国内外对软岩巷道围岩分类尚无统一标准，目前主要按围岩的力学性质、膨胀性、结构性以及应力环境进行分类，并分别采取相应的支护技术。
　　2.2松软复合顶板巷道维护基本上有两种技术途径。论文大全。一是提高支护强度，适当让压和平衡支护力与加强支护稳定性；二是均衡围岩应力分布，防止应力集中和使应力向围岩深部转移的卸压措施。
　　2.3松软复合顶板巷道的变形主要是底臌，其原因主要是由水平构造应力和底板岩层结构所决定的，对其支护措施成效甚微。
　　2.4两巷支护，特别是双侧采动的无煤柱或窄煤柱巷道维护，其合理支护方式和支护参数的确定，研究尚不充分，是软岩巷道支护的难点。
　　3.现场调查情况研究
　　采用现场调查、数值模拟、支护设计、井下施工和矿压监测的方法研究：①井下试验巷道调查。②煤岩物理力学性质测定。③巷道围变形、破坏特征与原因分析。论文大全。④数值模拟，分析巷道围岩变形规律，支护对巷道变形及破坏的影响。⑤锚杆支护初始设计。⑥支护材料、机具和仪器优选。⑦井下施工和矿压监测。⑧信息反馈，评价支护效果，修正初始设计，合理支护方式和参数确定。⑨总结研究成果，编写研究报告。
　　4.针对研究结果采取的措施
　　我矿综采工作面采用走向长壁式开采，通过分析上述调查情况，8＃煤层开采结束后，我们在设计9＃煤层工作面时，采用工作面重叠布置：9＃煤层工作面的运输巷、运料巷和切眼，全部与上覆8＃煤层巷道内错3-8米，布置在减压区内，避开上覆8＃煤层采空区煤柱集中压力影响。这样可以大大减少9＃煤层掘进巷道的损坏，减少材料投入和巷道维护工作量。
　　根据我矿9＃煤层顶板厚度薄，岩性软，自撑能力差这一特殊情况，采用锚杆支护明显不能达到安全生产的要求。于是，我们在西六采区49509工作面设计时就采用了11#矿用工字钢做梁和腿，架设梯形棚子和顶上铺设金属网的支护方式，各项技术参数为：棚梁长度3.2米，棚腿长度3米，棚距0.8米；切割巷由于安装设备断面大，采用6米长的红松园木梁和单体支柱做腿的矩形棚子支护，棚距0.6米。
　　结果表明：通过改变巷道布置和采用拱形棚网联合支护技术，有效地控制了巷道的强烈变形，巷道断面收敛率不大于30%，且在保证巷道支护质量的同时，成巷速度提高20%以上。同时，巷道在服务期间内基本不需要维修或少维修，巷道安全系数大大提高。论文大全。
　　5.结论
　　煤层支护方式的成功实施，不仅使我们找到了近距离难采煤层、软岩条件下的顶板管理思路，特别是为大断面、受二次动压影响的条件下施工巷道提供了有效、经济、合理的科学方法，而且还使我们进一步掌握了松软顶板下综采面两巷围岩特性和变形规律，从而为我们选择合理的支护型式和参数提供了重要理论依据。该技术具有显著的经济效益和社会效益。不仅适用于西铬煤矿，而且还可应用于类似条件的其它矿井，具有广阔的应用推广前景。