本文選自核心期刊《煤礦開采》， 《煤礦開采》期刊是國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局主管、煤炭科學(xué)研究總院主辦的國(guó)家級(jí)綜合性學(xué)術(shù)期刊,面向國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行,國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊 號(hào)：CN11-3677/TD，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)：ISSN1006-6225。是煤炭行業(yè)礦井開采新技術(shù)、新產(chǎn)品及研究成果的主要發(fā)布媒體之一。主要刊登煤 礦機(jī)械、礦山電氣、煤炭化學(xué)、開采技術(shù)、選煤技術(shù)、安全技術(shù)、安全教育、環(huán)境保護(hù)、技術(shù)交流、技術(shù)進(jìn)步、機(jī)電技術(shù)、地質(zhì)勘探、煤炭轉(zhuǎn)化、問(wèn)題探討和企業(yè)管理的文章。
　　【摘要】大平礦屬典型的軟巖礦井，軟巖支護(hù)技術(shù)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)極為重要。工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)不斷探索與實(shí)踐，在軟巖巷道支護(hù)技術(shù)方面獲得突破，并在實(shí)際生產(chǎn)中成功應(yīng)用。

　　【關(guān)鍵詞】大平礦,軟巖支護(hù)技術(shù),研究,應(yīng)用

　　煤炭開采過(guò)程中的支護(hù)技術(shù)應(yīng)用，關(guān)系到職工的生命安全。根據(jù)不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)，煤炭開采中需要采用不同的支護(hù)技術(shù)。太平煤礦開采的煤層屬中生界、侏羅系上統(tǒng)，扎賚諾爾群大磨拐組的中部含煤巖段。巖性主要有砂巖、粉砂巖、泥巖、含礫泥巖、砂質(zhì)泥巖等，巖石主要礦物成分為蒙脫石、石英、高嶺石、鉀長(zhǎng)石和伊利石等，屬典型的軟巖礦井。隨著開采深度的不斷加大，巷道支護(hù)問(wèn)題十分突出，采用常規(guī)的支護(hù)方法，已不能滿足安全生產(chǎn)的需要。工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)不斷探索與實(shí)踐，在軟巖巷道支護(hù)技術(shù)方面，取得了成功。

　　一、太平煤礦基本概況

　　大平井田開采的煤系地層為中生代侏羅系，煤層賦存深度500—600m，煤層節(jié)理、層理發(fā)育，煤層中的夾矸多為泥巖，個(gè)別為炭質(zhì)泥巖，泥質(zhì)膠結(jié)、質(zhì)軟易碎，遇水泥化，塊狀構(gòu)造，其單層厚度在0.04～0.62m之間。煤層偽頂為泥巖或炭質(zhì)泥巖，薄層狀、松散易碎。直接頂為油頁(yè)巖，間雜泥巖、泥頁(yè)巖及菱鐵礦透鏡體，厚度為21m-30m。結(jié)構(gòu)致密、細(xì)膩、無(wú)裂隙�？箟簭�(qiáng)度小于100Mpa，按堅(jiān)固程度屬于軟質(zhì)巖石，不易維護(hù)。煤層直接底板主要以粉砂巖、細(xì)砂巖為主，夾泥巖、粉砂巖及砂礫巖�？箟簭�(qiáng)度基本小于100Mpa，按其堅(jiān)固程度屬于軟巖，易底鼓。

　　二、大平礦軟巖支護(hù)技術(shù)研究

　�。ㄒ唬┢鸩诫A段。1990年與大平煤礦處于同一煤田，軟巖性質(zhì)相同的礦井小康礦投產(chǎn)。投產(chǎn)之初由于沒(méi)能很好地解決軟巖支護(hù)問(wèn)題，軟巖問(wèn)題就困擾著新礦井，礦井面臨著關(guān)閉的危險(xiǎn)。鐵煤集團(tuán)組織工程科技人員會(huì)同有關(guān)大專院校、科研機(jī)構(gòu)合作開始了軟巖支護(hù)問(wèn)題的研究。這一階段主要是摸索軟巖巷道支護(hù)技術(shù)，尤其是煤巷的支護(hù)技術(shù)。這一時(shí)期回采工作面兩巷的支護(hù)形式主要由25U鋼拱形金屬支架支護(hù)發(fā)展到29U鋼圓形金屬支架外噴混凝土支護(hù)，由于在回采期間發(fā)生支護(hù)變形，補(bǔ)打了錨桿。實(shí)踐證明，在極軟煤層巷道中29U鋼圓形金屬支架外噴混凝土支護(hù)，雖然在回采期間發(fā)生局部破壞但通過(guò)補(bǔ)打錨桿能夠保證巷道的正常使用。主要標(biāo)志：①錨桿參與了極軟煤層巷道的聯(lián)合支護(hù)，并在控制圍巖收斂中起到了決定作用。②全封閉噴射混凝土，解決了風(fēng)、水?dāng)_動(dòng)對(duì)圍巖的破壞和煤炭的自燃發(fā)火。

　�。ǘ�）發(fā)展階段。這一階段主要是對(duì)煤巷的支護(hù)技術(shù)有了初步認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，為了對(duì)極軟煤層巷道更有效地支護(hù)，在回采巷道支護(hù)中支護(hù)材料由29U鋼金屬支架發(fā)展到36U鋼金屬支架，在不受采空區(qū)影響的巷道均能保證正�；夭�。主要標(biāo)志：36U鋼金屬支架支護(hù)成為極軟煤層巷道支護(hù)的主要手段。

　�。ㄈ�）技術(shù)成熟階段。對(duì)于不同圍巖條件下的極軟煤層巷道都能選擇出合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)，形成了完整的極軟煤層巷道支護(hù)系列。主要標(biāo)志：①2003年掘進(jìn)機(jī)運(yùn)用到36U鋼金屬支架支護(hù)的煤巷掘進(jìn)中，提高了極軟煤層巷道復(fù)合支護(hù)的掘進(jìn)速度，月成巷速度達(dá)到了300m/月以上。②錨網(wǎng)、36U鋼金屬支架壁后充填混凝土的支護(hù)運(yùn)用到硐室和車場(chǎng)等大斷面的巷道支護(hù)中；錨網(wǎng)噴、36U拱、圓雙層金屬支架的復(fù)合支護(hù)運(yùn)用到臨近采空區(qū)的巷道支護(hù)中，增加了支護(hù)體的支護(hù)強(qiáng)度，確保了工作面正�；夭�。

　　三、軟巖支護(hù)原則

　�。ㄒ唬┚C合治理。首先掌握圍巖的工程地質(zhì)情況、巖石力學(xué)性質(zhì)、物理化學(xué)性質(zhì)以及水理性質(zhì)，掌握地應(yīng)力大小及方向，進(jìn)而考慮巷道位置的選擇。在圍巖早期封閉、開挖工藝、各種支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定、對(duì)水及底板的處理以及后期加固等方面，應(yīng)使支護(hù)體系和圍巖特性相匹配，以便克服環(huán)境效應(yīng)對(duì)巷道穩(wěn)定的影響。

　�。ǘ�）聯(lián)合支護(hù)。即采用多種不同性能的單一支護(hù)的組合結(jié)構(gòu)，能夠發(fā)揮各種支護(hù)形式各自的特點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，共同作用，以適應(yīng)松軟巖層地壓與變形的要求，最終達(dá)到圍巖及巷道穩(wěn)定的目的。

　�。ㄈ�）長(zhǎng)期監(jiān)控。煤礦生產(chǎn)不確定性與模糊性強(qiáng)，工程質(zhì)量不能保證盡善盡美。因此，全部圍巖的長(zhǎng)期強(qiáng)度和支護(hù)體的穩(wěn)定，根據(jù)支架—圍巖共同作用原理，當(dāng)一次支護(hù)穩(wěn)定后，再進(jìn)行二次支護(hù)，是保證巷道始終處于良好狀態(tài)的基礎(chǔ)。由于軟巖工程的復(fù)雜性，根據(jù)監(jiān)控所提供的信息，及時(shí)修正設(shè)計(jì)參數(shù)，采取相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)措施，甚至出現(xiàn)一些補(bǔ)噴、補(bǔ)錨的現(xiàn)象都是正常的。

　�。ㄋ模┮虻刂埔�。因松軟巖層的多樣性，針對(duì)不同地點(diǎn)不能采用一種模式。故軟巖支護(hù)應(yīng)依據(jù)不同地點(diǎn)的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合具體條件，因地制宜地合理選擇，然后再進(jìn)行優(yōu)化組合，方能取得應(yīng)有的效果。

　　三、近采空區(qū)準(zhǔn)備巷道支護(hù)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

　�。ㄒ唬└攀�。N1S1邊切位于N1N4和N1S1工作面兩個(gè)工作面之間，巷道全長(zhǎng)226.6m，其中上車場(chǎng)51.5m，斜巷138.3m，下車場(chǎng)36.8m。距離N1N4工作面采止線回風(fēng)巷側(cè)54m，運(yùn)輸巷側(cè)57m，距離N1S1工作面采止線回風(fēng)巷側(cè)43m，運(yùn)輸巷側(cè)67m。N1S1邊切位置見下圖。

　　在N1N4工作面回采期間和回采后，N1S1邊切受N1N4工作面的采動(dòng)壓和采空區(qū)的壓力影響。比較而言，巷道受到的壓力相對(duì)較小，

　　采用聯(lián)合支護(hù)技術(shù)即一次支護(hù)，可保證巷道的正常使用。

　　在N1S1工作面開始回采后，N1S1邊切受N1N4工作面采空區(qū)和N1S1工作面采動(dòng)壓和采空區(qū)壓力的雙重影響。巷道受到的壓力急劇增大，不采取有效的支護(hù)手段，巷道將被嚴(yán)重破壞，甚至報(bào)廢。因此，必須對(duì)支護(hù)體進(jìn)行加固即進(jìn)行二次支護(hù)。

　　（二）支護(hù)技術(shù)

　　1、巷道圍巖分析。分析巷道的圍巖性質(zhì)、采動(dòng)壓力、采空區(qū)應(yīng)力場(chǎng)的殘余應(yīng)力等影響因素。

　　2、支護(hù)設(shè)計(jì)。找出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)和支護(hù)斷面。

　　3、巷道施工工藝。確定最佳施工工藝，減少放炮震動(dòng)，巷道開掘后及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，防止圍巖松動(dòng)圈擴(kuò)大。

　　4、巷道一次支護(hù)形式。在N1N4工作面回采期間，巷道支護(hù)形式為錨網(wǎng)、36U鋼拱形金屬支架、壁后充填混凝土、內(nèi)套圓形金屬支架的復(fù)合支護(hù)。即巷道頂板以“7—6—7”的形式布置2.4m長(zhǎng)等強(qiáng)錨桿，架設(shè)36U鋼拱形金屬支架外掛鋼筋網(wǎng)，鋪設(shè)葦席，充填混凝土支護(hù)，內(nèi)套36U鋼圓形金屬支架，底拱部分回填矸石到設(shè)計(jì)底板。錨桿間排距800×600mm，金屬支架間距600mm，充填混凝土厚度300mm。支架間以拉條連接，使支架形成整體。兩棚之間備木拌增加緩沖，有利于放壓使支護(hù)體與圍巖協(xié)調(diào)變形。

　　5、二次支護(hù)形式。N1S1工作面2005年4月開始回采，回采期間，N1S1邊切巷道受到采空區(qū)影響巷道變形劇烈，為保證N1S1工作面的順利回采，于2005年6月對(duì)N1S1邊切進(jìn)行二次支護(hù)，增加支護(hù)體的強(qiáng)度。即在5.7m拱形棚和Φ4.6m圓棚之間噴射250mm厚的混凝土，在底梁位置澆注500mm厚的混凝土，使整個(gè)支護(hù)成為一體。底拱部分重新回填矸石到設(shè)計(jì)底板，實(shí)現(xiàn)巷道的二次支護(hù)。二次支護(hù)形式見下圖。

　�。ㄈ�）支護(hù)效果

　　1、在N1N4工作面回采期間，巷道變形較小，收斂速度小1.1mm/d，累計(jì)變形量小于200mm，工作面正�；夭�。

　　2、在N1S1工作面回采期間，巷道有明顯變化，兩幫累計(jì)變形量310mm，頂?shù)装謇塾?jì)變形量450mm，收斂速度2.5—6.2mm/d。在接近采止線時(shí)，巷道變化明顯，但能夠保證工作面正常回采。

　　3、N1S1工作面于2006年5月回采結(jié)束，工作面拆除期間，巷道變化急劇增大尤其底臌十分劇烈，圓棚底梁變形失效，頂?shù)装謇塾?jì)變形量超過(guò)2200mm，進(jìn)行回底梁拉底工作，保證了工作面設(shè)備的拆除。

　　四、結(jié)論

　　通過(guò)大平煤礦全體工程技術(shù)人員、科研人員對(duì)特定軟巖地質(zhì)條件下支護(hù)技術(shù)的不斷摸索研究，軟巖巷道支護(hù)技術(shù)獲得成功并在實(shí)踐中得到應(yīng)用，使開拓巷道延續(xù)了巷道服務(wù)年限，回采巷道保證了工作面正�；夭�，為國(guó)內(nèi)同類型軟巖地質(zhì)條件礦井提供了借鑒依據(jù)，具有實(shí)用推廣價(jià)值。

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