三软煤层巷道掘进支护实践应用研究
三软不稳定煤层的矿压观测与支护技术探讨
三软不稳定煤层的矿压观测与支护技术探讨王牛李毅男张辛建（义煤集团义络煤业公司，河南洛阳471600）摘要：目前开采三软不稳定煤层的主要方法有：分层开采、一次采全高和放顶煤开采。
分层开采所需设备、开采布局与开采单一煤层基本议。
基于此理论和实践的分析，以及各各法学学者的意义，本文认为在对待水资源这样的公共物品的所有权性质问题上，要有史有据，来对公共物品定性定位，确定其真正的归属问题，才不会因为经济利益，而凌驾于人民利益之上，这种做法显然是行不通的，因为人民利益是一切权利制定的根本利益。
“三软”煤层因采用传统的爆破工艺，掘进巷道成形较差，片帮严重。
在巷道成形时应采用“预留爆破，手镐成形”的方法。
所谓“预留爆破，手镐成形”就是在爆破图表设计时把炮眼布置成倒梯形，上边眼距帮250mm，下边眼距帮800-1000mm，其他边眼在这两个边眼的连线上，边眼间距650mm。
巷道中部向上帮眼150g，辅助眼600g，掏槽眼和底眼750g。
采用这种方法能够减少炮震裂隙，使煤帮整齐稳定，为锚杆支护奠定基础。
2工作面两巷围岩变形特征工作面两巷断面收缩率经过观测，在巷道初次翻修前，围岩移近量上帮达到1019.5 mm，下帮达到932 mm，两帮达到902.8 mm；巷道断面收缩量约 4.44 m2，计算出工作面下顺槽断面收缩率约40﹪。
遵循上述原则而设置的权利，不得妨碍公共物品正常实现公共利益，意定权利不得优于法定权利，如一般许可取水权不得优于沿岸取水权。
如此，该所有权的行使规则应当是：首先满足公共利益的需要，符合国家和社会总体长远发展的需要；其次作为所有权人不仅有权利行使的过程中要时刻保证人民利益和公共利益是第一位的，离开了这个利益，显然所做的一切行使权利是没有根本之基的，因为这种权利不是外界的，而是内部本身存在的一种所有权，要确保人民的基本生活需要。
(2)在行使所有权时不能侵犯和危及到人民利益和公共利益，当受到侵犯后水行政主管部门要及时地进行调整，对人民造成的损失要及时地按照规章制度来赔偿。
“三软”煤层巷道掘进常见问题治理浅析
“三软”煤层巷道掘进常见问题治理浅析煤矿开采是我国能源产业的重要组成部分，而煤层巷道掘进是煤矿生产中的关键环节。
在煤矿巷道掘进中，由于煤层特性及巷道开挖工艺所致，常常会遇到一些“三软”问题，即煤软、岩软、水软问题。
面对这些常见问题，矿山工程技术人员需要对其进行深入分析，采取合理的治理措施，以保证矿井的安全高效运营。
下面将对“三软”煤层巷道掘进常见问题的治理进行浅析。
一、“三软”问题的定义及影响1.煤软：煤层软弱易塌陷，煤粉易飞扬。
2.岩软：围岩岩体构造疏松，岩体稳定性差。
3.水软：煤层底板及顶板水分含量高，易发生水害。
这些“三软”问题的存在会严重影响煤矿巷道掘进的安全和效率。
煤软问题容易引发煤与岩体相互混合，煤尘飞扬造成安全隐患，煤层顶板易发生垮落等事故；岩软问题则容易导致巷道支护结构失稳，巷道变形严重，影响巷道使用寿命；水软问题会导致巷道内积水，给巷道施工和矿井生产带来一定困难。
二、“三软”问题的治理措施1.煤软问题的治理煤软问题常见的治理措施包括煤壁加固、煤尘防治、通风降尘等。
在巷道掘进过程中，对煤壁进行加固处理是非常重要的一环，可以采用喷浆加固、锚杆加固、钢丝网加固等方式，增强煤壁的稳定性，减少煤层崩塌事故的发生。
对煤尘的防治也是十分重要的，可以通过喷淋、封闭边露等方式控制煤尘的扩散，保障工人的健康。
在通风方面，合理设计通风系统，及时清除巷道内的煤尘，降低煤尘浓度，是重要的煤软治理措施。
2.岩软问题的治理岩软问题的治理措施主要包括支护加固、岩体巩固、巷道预支护等。
在巷道掘进过程中，对弱软的岩体进行支护加固是非常必要的，可以采用锚杆锚网、钢丝网片喷锚、注浆加固等方法，增强围岩的稳定性，延长巷道的使用寿命。
对岩体进行巩固也是重要的一环，可以采用注浆加固、爆破加固等方式，提高岩体的抗压抗拉能力。
在巷道预支护方面，可以在巷道开挖前先进行局部支护，减少岩层垮塌对巷道的影响，保障巷道的安全稳定。
3.水软问题的治理水软问题的治理措施主要包括排水、防渗、封闭边露等。
“三软”煤层、复合顶板下沿空掘巷锚索网支护技术应用
８ ０ ０ ｍｍ； 采 用２ 卷 ＭＳ Ｋ ２ ３ ３ ５ 型树 脂锚 固 剂锚 固。 为 实现 主动让 压 支护 ， 帮锚 杆 采 用复 合托 盘 ： 内为木 托盘 ， 规 格 为３ ５ ０ ｍｍ × ２ ４ ０ ｍｍ ×５ ０ ａｍ汐 ｒ 层 为 金属 托盘 ， 规格 为 １ ２ ０ ｍｍ ×１ ２ ０ ｍｍ ×ｌ Ｏ ｍｍ。 为防 止巷 道底 鼓 ， 巷帮 最 下方 的底 角锚 杆 与 巷道 底板 成３ Ｏ 。 角布置 。 为 了 防止巷 帮严 重变 形 ， 增加 沿 空侧 巷帮 支护强 度 ， 沿 空侧 布置 ｌ 排帮锚 索 。 帮锚索 采用 １ ５ ． ２ ４ ａｍ × ｒ ６ ． Ｏ ｍ的高 强度 低松弛 预应 力钢 绞 线 制成 ， 采 用３ 卷ＭＳ Ｋ ２ ３ ５ Ｏ 型树 脂锚 固剂锚 固 ， 锚 固力 不低 于２ ０ ０ ｋ Ｎ。 在 巷帮 距 底板 １ ０ ０ ０ ａｍ处布 置 １ ｒ 排帮 锚索 ， 排 距３ ０ ０ ０ ｍｍ， 紧贴煤 帮安 设 。 锚索 托 梁用废 旧 １ ｌ ＃矿用 工字 钢 加工 而成 ， 长ｌ ０ ０ ０ ａｍ， ｒ 孔 径１ ６ ｍｍ。 巷道 支 护如 图２ 所示 。 ２ ． 存 在问题 及 对策 ２ ． １合理 层位 的确 定 巷道 跟底掘 进存 在问题 ： ①由于 巷道 直接顶 为软 弱复合 顶 板 ， 富含节 理 及 弱结 构面 ， 一旦破 顶顶板 很难 留住 ， 不利于 两巷 的超前 支护管 理 ； ⑦由于 巷道两 帮高 度太 高 ， 稳 定性较 差 ， 片帮 严重 ， 巷道 成 型困难 ； ③破碎 的矸 石造 成 噪炭 夹 矸过 大 ， 煤 质下 降。 巷道跟 顶掘 进时 不破坏 复合 顶 板， 但也存 在一 些 问题 ： ① 复 合顶 板从综 掘机开 始切割 到永久 支护 未完成前这 段 时间里局 部易 冒落 ， 作业过 程 中安 全系数 较低 ， ②若锚 杆长 度与复 合顶 板的 厚度 相当 ， 日顶板 经揉搓 破坏 后 容易在 锚 固区 外形成 离层 ， 需 要加大 锚杆 长度 及锚 固长度 ； ③现 有煤巷 综掘 机 破底 施工 较慢 ， 且 影响 综掘 机 正常 的使 用寿命 。 复合 顶板结 构一般 为软 硬岩互 层 ， 或有 煤 线及软 弱夹层 存在 ， 层间粘 结 力 极低 ， 弱 面发育 ， 很 容易出 现顶板 离层 ， 发生 冒顶事 故。 在开掘 巷道之 后 ， 使 巷道 稳定性 大大 降低 。 由于 矿井 复合 顶板厚 度大 ， 锚 杆 长度 不能将 其锚 固在上 部 稳 定 的岩层 上 ， 加 之矿井 巷道 顶板 ５ ｌ 煤层 和其 软弱岩 层 界面上 极易 产生 离层 。 因此必 须 采用锚 索 加强支 护 才可 以发挥 锚 网索 支护的 悬 吊作用 。 ２ ． ２提 升延 伸率 由于 锚索和 全螺 纹锚 杆的延 伸率 不同 ， 致使 迎 头在施 工完 锚杆 后 ， 补强 锚 索 支护时 ， 造成 局部锚 杆被 压出 ， 托盘松 动 ， 预紧 力丧失 ， 锚杆 支护效 果较 差 ， 锚 索 成为 主要 支护 ， 造 成 锚索 的破 坏 。 针对 两种 支护材 料延 伸率的 不 同 ， 采取在锚 索 托梁的 上方 铺垫 木鞋 等 ， 以 增 加锚 索的 延伸 吸收变 形量 ， 使 其缩小 和锚 杆之 间 延伸率 的差 距 ， 尽量保 持 同 步； 如 果出现上 述锚杆 “ 压 出” 现象后 ， 应及 时将 此类锚 杆进行 二次预 紧 。 在现 有 的地 质条 件下 ， 将托 梁衬垫 为水平状 态 ， 衬垫物 可 以采用硬质 木块 或钢铁 制品 、 以减少 客观上 的 承载力 分解 损失 当托梁 两端接 顶 ， 中部 不 实时造 成托 梁的 端 头接 触 ， 托梁 的里部 悬空 时， 应将 内部悬 空部分 用木批 等进 行铺垫接 实 ， 不仅 可 以增强托 粱的 面接触 ， 减轻锚 索的 剪切破 坏 ， 同时 又可以增 加其 吸收变 形 ， 缓 解 锚索 延伸 率低 的缺 陷 ， 从而 提 高其承 载 强度 。 ２ ３ 锚 固力预 紧力 不足 “ 三 径 匹配” 中， 使用 的药卷 为Ｋ ２ ３ ３ ５ ， 锚索 钢绞 线直径 为 １ ５ ． ２ ４ ｍｍ， 采用 与
“三软”煤层巷道掘进常见问题治理浅析
“三软”煤层巷道掘进常见问题治理浅析煤炭是我国最重要的能源资源之一，而煤炭开采中的煤层巷道掘进也是非常重要的环节。
随着煤炭工业的发展，煤层巷道掘进中会出现各种问题，其中“三软”问题尤为突出。
本文将从“三软”问题的定义、常见问题及治理方法等方面进行浅析，以期为煤层巷道掘进中问题的治理提供一些参考。
一、“三软”问题的定义“三软”是指煤层巷道掘进中所面临的地质条件，主要包括煤层软、顶板软、底板软三个方面。
煤层软是指煤层易塌、易润、易裂等特性，顶板软是指煤层顶板易塌、易垮、易滑等特性，底板软是指煤层底板易塌、易润、易滑等特性。
这三个方面的软弱地质条件，是煤层巷道掘进中常见的难题，也是导致事故和延误的主要原因之一。
二、常见问题及治理方法1. 煤层软煤层软是指煤层的物理性质较差，易塌易润易裂，给巷道掘进工作带来极大的困难。
面对煤层软的问题，我们可以采取加固措施、优化支护结构、加强管理和监测等方法进行治理。
采用加固材料来对煤层进行加固，设置支柱、梁等支护结构来增强巷道的稳定性，加强管理和监测手段来及时发现并处理煤层软的问题。
2. 顶板软顶板软是指煤层巷道掘进中容易出现的塌方、垮方、滑动等问题，给工作安全带来严重威胁。
为了治理顶板软的问题，我们可以采取综合支护、局部支护、减小开采断面等方法。
采用钢丝网、锚杆等综合支护措施来增强顶板的支撑能力，采用短工作面、局部控制开采等方式来减小对顶板的影响，从而有效治理顶板软的问题。
3. 底板软底板软是指煤层巷道掘进中易出现的塌方、润滑、滑动等问题，也是常见的难题之一。
为了治理底板软的问题，我们可以采取改善底板条件、提高支护强度、增强巷道稳定性等方法。
对底板进行加固、排水、防渗等工程措施来改善底板条件，对支护结构进行优化设计、提高强度和稳定性，加强巷道的管理和监测等措施，来治理底板软的问题。
三、结语“三软”煤层巷道掘进常见问题的治理需要综合运用各种技术手段和管理措施，既要保障工作的安全和效率，又要兼顾资源的节约和环境的保护。
掘进机在高矿压、三软煤层掘进巷道中的应用
随着开采深度 的增加 ， 围岩 压力愈来愈大 ， 矿压显现愈来愈强烈 ， 原 先采用 的棚 式支架或者“ 锚杆＋ 金属网 ” 支护 已经不能有效 的支 护巷道 。 经过大量 的试 验研究 ， 在 围岩压 力大、 矿压显现强烈的“ 三软 ” 煤层巷道 ， 采用“ 锚索＋ 锚杆＋ 金属 网” 的支护形式是行之有效的。 锚 杆长度小 ， 形成的压力 圈薄而且离巷 道壁近 ， 这个压力 圈的 自承 载 能力较 小。在开采深度浅 ， 巷道矿压 小， 围岩松动圈薄时， 锚杆的支护 作用 很 明显 ； 而在开采深度大 ， 巷道矿压 大、 围岩松动 圈厚度大 时， 锚杆 的支护作用很难发挥 。锚索的长度远远大于锚杆， 承载 能力强 ， 在预应力 作用下形成 的围岩压力圈厚度大而且 向巷道 周围纵深发展较远， 在围岩 破碎 、 矿压较大 的情况下 ， 锚 索形成 的压力 圈恰 好给锚杆提 供 了一 个可 靠 的支护依托 ， 形 成大小 ２个围岩压力 圈， 除 自承 能力外 ， 还 可以承受巷 道深部 围岩的重量及 压力 ， 并将 压力转移到深 部围岩 ， 大大 减小锚杆 形 成的小压力圈的压力， 成为小压力圈的保护圈。 由于锚索长度大 ， 间距 也很大， 在预应力作用下形成压力 区的同时， 两锚索之间还会形成较大的拉应力区。而锚杆短 ， 间距小， 当锚杆的长度 适当时 ， 可 基本消 除锚 索之间 的拉应 力， 锚索压力 区和锚杆压 力区组 合 成厚度更大的压力圈。 锚 索 可 以 把 大 块 的松 动 岩 石 悬 吊 于深 部 岩 层 中 ， 对 小 块 危 岩 则 发 挥 不了作用 ； 而锚杆可把 小块危岩悬 吊于锚索压力 圈上 。 金属 网可 以保护锚杆之 间的围岩， 形成“ 锚索＋ 锚杆＋ 金属 网” 支护体 系。
４ ． ０ ９（ ０ ． ４ ２ ） ｍ， ８ ． ５ ９ （ ０ ． ０ １ ） ｉ ｎ ， １ ． ２ ４ ｍ。煤质硬度 系数￡ ＝ ３ ～ ４ ， 直接顶为 ０ ． ８ ９ ｍ 厚的粉砂质泥 岩， 固结 性较 差， 较松 散； 直接底 为 １ ． ５ ６ ｍ厚 的泥 岩 ， 固结 性较好 。 属于 典型的“ 三 软” 煤层工作面 。 由于综放工 作面两巷 断面 大， 围 岩又 不稳定 ， 采用棚 式支架 、 “ 锚杆＋ 金属 网” 等 支护形式 ， 经常 出现前掘 后翻 的现象 ， 都不 能达 到有效维护巷道 的 目的。 （ １ ） 瓦斯 ： 瓦 斯 绝 对 涌 出量 ５ ． ９ ｍ ； （ ２ ） 煤尘： 有爆炸危险性 ； ４ ． ２ 预应力锚索复合支护技术参数的确定 （ ３ ） 煤的 自燃 ： 不易 自燃 ； 针对“ 三软 ” 煤层 综放回采巷道 断面大 、 围岩应力 大等特点 ， 经 过反 （ ４ ） 普 氏硬度： 煤层 Ｉ － １ ． ９ ， 直接顶 ｌ 一 １ ． ５ ， 直接底 ２ － ４ ； 复试 验， 确定巷道 支护参数 ， 每３ ． ２ ｍ打 ２根锚索 ， 配２ ｍ长 的钢 带， 在端 （ ５ ） 工作面开采煤层的具体概况 口大 断面处及局 部破 碎段处 改为每 Ｉ ． ６ ｍ打 ２根锚 索 。预应 力锚索＋ 锚 该工作 面开采煤层 ，煤厚变化大 ，局部含夹矸 ０ — ３层 ，煤层 ０ ． ５ ～ 杆＋ 金属 网复合支护方案如 图 １ 所示 。 １ ０ ． ７ ｍ， 平均 ４ ． ５ ｍ夹矸 Ｏ ～ １ ． ４ ｍ， 炭质泥岩 ， 泥岩 以及 砂质 泥岩 ， 埋深 ５ ３ ０ ～ ５ ５ ０ ｍ。 直接顶为长石石英砂岩 ， 厚 １ ５ ～ ４ ０ ｍ， 平均厚 ２ ５ ｍ， 灰 白一 浅灰 ， 坚硬 厚层 ， 层面富含 白云母 ； 直接底 为泥岩、 炭质泥岩 、 砂质泥岩 ， 厚４ ～ ８ ｍ， 平 均厚 ６ ｍ， 遇 水 容 易膨 胀 ， 会造成底鼓 。
近距离三软煤层(17#煤层)开采关键技术研究
一、公司简介火烧铺煤矿位于贵州省盘州市火铺镇境内，始建于1966年，1971年正式投产，为平硐、斜井联合开拓，煤矿井田面积26.47km²，已探明煤炭储量50781.36万吨，可动用煤炭储量7330.04万吨，现年生产能力达到285万吨，是贵州盘江精煤股份有限公司主产煤矿之一。
近年来，随着开采深度的不断增加，地质复杂、断层多等问题给煤矿安全高效生产带来了极大挑战。
对此，火烧铺煤矿坚持创新发展，坚定不移走机械化、自动化、信息化、智能化的高质量发展道路，通过引进智能设备、优化系统，加快推进生产模式由原来的“傻、大、黑”向“高、新、尖”转变。
2022年，煤矿成功引进应用了大功率采煤机、重型掘进机、大功率钻机、单轨吊、巷修机、清仓机、永磁电动滚筒、泥煤深度分选等一系列新技术、新装备、新工艺，大大提高了生产效率和安全保障能力。
2022年全年生产原煤230.96万吨，同比增长10%，有力支持了地方经济高质量发展。
二、实施背景一直以来，三软煤层（软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层）开采都是制约煤矿安全生产、高质量发展的重大难题。
目前，火烧铺矿主采的17#煤层就是典型的三软煤层，具有煤层松软破碎，结构复杂，夹矸及煤层厚度变化大、煤层倾角大的特点，且还属于突出煤层。
17#煤层储量丰富，现有地质储量为4644万吨，占全矿井现有地质储量（41732.75万吨）的11.1%。
同时，17#煤层的煤质好，采出的原煤内在灰份15%~19%，挥发份为28%，含硫量低（0.28%），高位发热量为20.3MJ/kg，低位发热量为25.2MJ/kg，只需将灰份降低，就能达到用户要求。
然而，正是由于三软煤层特性，使得火烧铺矿17#煤层开采进展受到了严重影响。
火烧铺矿17#煤层13174工作面采用的是ZY3800/15/33型支架，回采过程中容易出现支架压架、咬架、支架移架困难等情况，导致工作面月平均推进度仅40m左右，不仅严重降低了工作面的回采速度，还存在巨大的安全隐患。
掘进巷道支护的优化改进
掘进巷道支护的优化改进摘要:安林煤业有限公司巷道断层多,地质构造复杂,支护困难,返修率高,为解决以上问题,经过研究,除采取变更支护工艺外,还在优化支护上进行科研,以此来达到加固围岩、降低失修率的作用。
关键词:掘进支护优化我公司所采煤层为二迭纪山西组二1煤层,煤层为三软煤层。
巷道掘进直接顶板以砂质泥岩为主,厚度0.71m～12.60m,平均5.06m,煤种属于贫煤无烟煤,由于受井下地质构造带影响,巷道岩性变化大,局部出现断层且复杂,返修率高,为解决以上问题并达到质量标准化和施工现场要求,经过研究,除采取变更支护工艺外,还在优化支护上进行科研,以此来达到加固围岩、降低失修率的作用。
卡缆是U型钢支架的连接件,其结构和力学性能决定着支架工作阻力的大小、型钢的滑移难易程度、支架变形损坏情况以及支架的复用率等重要问题。
国内目前使用效果比较好的是双槽夹板式卡缆,但由于材料质量较差和加工质量不高,卡缆的工作阻力仍然不高。
在U 型钢棚式支护中,型钢连接处一直是易变形易损坏的薄弱点。
U型钢支架采用双槽夹板式卡缆作为连接件,每个搭接处采用三付卡缆,分别布置在搭接处的两端及中间位置。
卡缆材质为普通钢材且成型后未经任何热处理。
采用了此U型钢进行棚式支护后,在围岩压力作用下巷道很快就发生了严重变形,且变形均先发生在型钢的连接处。
很明显这现象表明现有卡缆的工作阻力不足影响了支架工作阻力的发挥,导致了巷道的失稳。
1 型钢连接处破坏分析1.1 型钢连接处的破坏形式通过在井下仔细观察,发现型钢连接处有如下几类破坏特征。
(1)由于顶部压力大,顶梁向下滑移过程中促使下部卡缆螺杆拉断,顶梁与棚腿之间出现张嘴叉开。
(2)顶梁和柱体发生相对滑移,顶梁与柱体接触处下部张嘴叉开后推动下部卡缆向上滑移。
(3)两个卡缆滑到一起后,棚腿上端上卡缆以上部位局部承载,由于应力集中使棚腿上端裂开。
1.2 破坏原因分析当连接件锁紧以后,可缩性支架节间连接段的型钢受到压紧,产生预紧力。
掘进机在三软不稳定煤层中的应用
２ 掘 进 工序 调 整
为 了提 高工 作效 率 ， 须尽 可 能 实现 多工 种平 必 行作 业 ， 大 限 度 增 加 掘 进 工 作 的正 规 循 环 率 。 最 在巷 道 掘进 过 程 中 ， 打设 帮锚 杆滞 后 掘 进 面 １ ５ ｍ， 这样 就能够 实现 打设帮锚 杆与 打设顶部 锚杆 和架棚
锚杆 、 索 ， 锚 架棚 同步作 业 ； 理余 煤 。通过 此 种掘 清
进工序 ， 在巷 道距离 比较 近时 ， 以很 大地提 高掘进 可 功效 Ｏ
工序 时问， ０ ｌ ｌ ０５ ． ０５ ． ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
１ 巷 道 支 护 形 式
１ ． 平 均 ４ ５ｍ， ０ ７ｍ， ． 含夹 矸 ０～１４ｍ， ． 炭质 泥岩 ， 泥
岩 及 砂 质 泥 岩 ， 深 ５ ０～ ５ 埋 ３ ５ ０ ｍ。 直 接 顶 为 长 石 石
英砂 岩 ， １ ４ 平 均 厚 ２ 灰 白一 浅 灰 ， 厚 ５～ ０ ｍ， ５ｍ， 坚 硬厚 层 ， 面 富 白 云母 ； 顶 为 泥岩 、 质 泥 岩 ， 层 伪 炭 厚 ０ ２～１４ ｍ， 部发 育 ， ． ． 局 随采 随落 。直 接底 为 泥岩 、 炭 质泥岩 、 砂质泥 岩 ， ４～ 平均厚 ６ｍ， 厚 ８ｍ， 遇水 易 膨胀 ， 造成底 鼓 。 根据 Ｅ Ｚ１ ０掘 进 机技 术 特性 ， 截 割硬 度 ≤ Ｂ 一０ 其 ６ ａ ０ＭＰ 。换 算成 普 氏系数，： ， ６ 也就 是说 ， 掘进 机 在 掘进 过程 中 ， 可截 割普 氏系 数 ｆ＜ ６的岩石 。从 地 质
煤层 直接顶 为 砂 岩 ， 均厚 ２ 属 较 稳 定 岩 平 ５ｍ，
层 ， 合锚 网 支护 ， 了将 锚 杆 加 固 的 “ 合 梁 ” 适 为 组 悬 吊于坚硬 岩层 中 ， 用 高强 锚 索 做辅 助 支 护 。石 需
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三软煤层巷道掘进支护实践应用研究
发表时间：2019-08-15T10:33:40.443Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：韩磊孙鹏飞
[导读] 近年来，我国对煤矿资源的需求不断增加，煤矿开采越来越多。
陕西麟北煤业开发有限责任公司陕西宝鸡 721500
摘要：近年来，我国对煤矿资源的需求不断增加，煤矿开采越来越多。
“三软”煤层指煤矿开采中遇到的软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层，一般情况下，具有三软特征的煤矿煤层和顶底板均为软弱岩层。
煤层裂隙发育，构造复杂。
本文主要介绍如何控制三软煤层掘进过程中掉顶、帮鼓情况，确保了安全生产。
关键词：“三软”煤层；软弱岩层；掘进
引言
三软煤层围岩条件，以往采用一般锚网支护后，还需要要靠工字钢、U型钢等架棚进行扩修和加固才能达到使用要求，造成巷道掘进单进低，返修率高。
本文对三软煤层围岩掘进支护现状进行了研究，提出改进支护方案，
1我国三软煤层掘进工作的现况
三软煤层是指在煤矿开采过程中，其巷道的顶板层、地板层及开采曾都是较为松软的煤层地质，这是一个比较复杂的结构，在实际开采工作中，煤矿巷道周围岩石的承重能力较弱，导致开采工作难度大大提高，对于煤矿开采技术水平的要求也随之而增加，领我国煤矿开采行业面临着重大的挑战和机遇。
进在煤岩层中进行巷道挖掘和煤矿开采，容易导致巷道周围的岩层原始力平衡受到破坏，久而久之容易导致想到中出现岩石断裂或者坍塌的现象。
煤层的经应力是由岩石的强度和其弹塑性的分布所决定的。
而由于三软煤层的岩石强度比较低，进行巷道开挖工作后三软煤层的岩层结构又受到破坏，令巷道的二次应力受到更深的威胁，三软每层中的岩体容易发生塑性变形，煤层岩层的支持力度大大下降，无法满足巷道开采支撑要求，导致巷道中的应力集中，两旁的岩梁支撑点容易发生断裂现象，令煤矿工作人员的人身安全受到严重的威胁和伤害。
2锚支工艺改造
2.1顶板锚索支护优化
靖远煤电魏家地煤矿地质条件复杂，煤层、顶板、底板较软，属于典型的三软煤层围岩条件，煤层直接底板为灰黑色粉砂岩，具有清晰的水平层理，厚3.78m。
顶板揭露后，局部地段自稳时间较短，一般在20~60min之间，局部地段不具有自稳能力，随着顶板的揭露很快发生冒落。
（1）加大锚索直径。
原Φ15.24mm钢绞线锚索改为Φ17.8mm钢绞线锚索。
与Φ17.8mm锚索相比，原Φ15.24mm锚索破断强度小，对顶板的控制范围较小。
Φ17.8mm的钢绞线锚索破断力350kN，与Φ15.24mm的钢绞线相比，对顶板的悬吊控制能力提高了35％。
从三径匹配上讲，锚索加粗以后，孔、径差从11.76mm降到9.2mm，更加接近最合理的匹配，其锚固强度和锚固长度都大大增强。
粗锚索以其更大的承载能力和对围岩的主动约束力，能够更充分地调动巷道深部围岩强度，提高围岩自身的承载能力，有利于促进巷道的稳定。
（2）增加顶锚索密度。
原两排布置改为3排，间距2.4m一对加密到1.6m一组（一组三根）。
由于顶板为泥质胶结的粉砂岩，强度低，且裂隙发育，局部顶煤、顶板的塑性变形深度较大，顶板一旦失去控制，将发生大范围和大深度的冒顶。
加密、加粗顶锚索，可通过锚索较高的预紧力，对顶板施加径向应力，促使更大范围的顶板从二向应力状态向三向应力状态转变，改善围岩的自承载能力，促进了巷道的稳定性。
2.2锚网支护有效确保巷道周围岩体的稳固性
一般地，三软煤层的巷道两旁岩体的支撑强度会比顶板岩层的硬度要低，因此成为了巷道周围岩体结构中最薄弱的部分，容易受到外界或人为的破坏而失去基本的防护能力。
所以巷道两旁的变形对于顶部岩层的稳定性会造成一定的负面影响，当巷道顶部岩层失去了承重支撑力，顶板离层就会被损害，顶部的岩层的承重能力明显下降。
所以，采用锚网支护技术能够有效确保巷道两旁岩体结构的稳固性，在掘进工作中把巷道两旁支护工作作为三软每层支护工作的重点，能够有效提高巷道两旁岩体结构的强度和支撑力度，有效控制巷道两旁的墙体破损情况，提高巷道的承重能力。
2.3底部塑性区底角锚杆支护工艺的改进
软岩巷道支护理论认为，在一般软岩巷道中，巷道底板是一个关键部位，是一个比较容易忽略的底部塑性区，也是导致巷道不能在短期内进入稳定状态的因素之一。
通过在底部塑性区两底角打设底角锚杆，可以起到部分加固底部塑性区的作用，通过对底角的控制，达到对帮、底的控制，从而促进巷道稳定，实现控制顶、帮的目的。
3变形大时的预注浆加固效果
在压力很大、变形严重的区域，选择新型低成本注浆材料，对工作面前方巷道围岩进行超前预注浆加固。
这种特殊的高纯度超细波特兰水泥，加入特殊的系列外加剂，搅拌后形成的浆液，能很好地渗入到各类微细裂隙、裂缝和孔隙中。
该材料不析水、不收缩，流动时间可调，凝固时间2.5ｈ左右（20℃，水灰比1∶1时），比普通水泥浆快４倍多，主要用于岩土层的注浆加固，以快速提高岩土体自身强度和稳定性。
巷道工作面注浆孔布置以拱肩部为主，拱顶部为辅，共布置18个（左侧8个，右侧7个，拱顶3个），封孔距离2～3.5ｍ，单孔注浆水泥消耗量60～600ｋｇ，水灰比控制在0.83，注浆后所形成的波特兰微颗粒水泥浆液加固圈深度约为5ｍ。
未注浆前，巷道应力升高区围岩承受集中压力，影响到应力降低区，应力只能寻找巷道自由面进行扩散和解压，使得巷道严重变形；预注浆后，巷道围岩受力状况大为改善，应力升高区的集中应力往原始应力方向延伸，扩大了应力降低区范围，从而有效地控制了巷道变形。
4在三软煤层掘进巷道中应用锚网支护技术
4.1锚网支护技术在三软煤层掘进巷道顶板
在实际的煤矿开采工作中，三软煤层的巷道顶部顶板的强度与稳定性较弱，可以选用树脂全长锚固高强锚杆支护来巩固巷道顶板。
高强锚杆全长锚在岩层的任意一个地方都可以进行固定，而且一旦发生变形，其变形幅度也比较小。
当杆体对于周围岩体结构产生了较大的力时，能够有效阻止岩层出现离层的情况，所以巷道顶部岩层强度和硬度可得到有效的提高和增强，减少了巷道两旁的压力，避免两旁出
现损坏的情况。
4.2提高支护工艺技术水平
锚杆支护工艺技术很重要的环节是及时支护。
顶板揭露后，由于自稳时间较短，需要在顶板揭露后的最短时间内，对顶板实施支护。
顶板支护完毕后，煤帮分步刷大到设计巷道宽度，分步支护，顺序是先上后下，两帮同时进行。
一般上、下帮的最上一根锚杆紧跟迎头打设，其余滞后顶1~2个循环支护，以达到平行作业的目的。
4.3注浆加固支护方式的应用
注浆的方式有效地提高巷道围岩的强度，在巷道较浅的地方，围岩容易由于巨大的压力而产生裂痕。
而注浆的方式多为注入高水凝材料，把发生破碎的围岩缝隙进行填补，可提高凝固体的强度以及硬度，提高了巷道的受力强度。
结束语
综上所述，三软煤层巷道支护是一个复杂课题，应根据岩层力学性质、岩石硬度、节理、稳定程度，巷道围岩裂隙率、松动圈厚度及巷道断面大小等诸多因素的变化，合理选取不同的支护形式。
比如，对于松动圈内围岩空隙较发育和裂隙极发育的区域，应采用超前预注浆加固后，再进行开挖；对于流质性岩层，则应采用锚固、全封闭式钢支架和喷射混凝土等联合支护形式。
对于大断面巷道，应配以锚索支护，以起到悬吊梁及紧固松动圈的作用。
在易形成网兜的巷道中，应增设钢带，以达到较好的稳定岩层效果。
参考文献
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