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傾斜煤層回采巷道布置方式與支護(hù)技術(shù)

文檔作者：宋垠珠文檔來源： 1．汾西新峪煤業(yè)公司 2．中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，		點(diǎn) 擊數(shù)： 8 1	更新時間： 2025年03月17日
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上一篇：叁溝礦礦柱回采工藝及其優(yōu)化

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第15卷第6期(總第97期)
2010年12月
煤礦 開 采
Coal mining Technology
Vo1．15No．6 (Series No．97)
December 2010
■E囂 日
傾斜煤層回采巷道布置方式與支護(hù)技術(shù)
宋垠珠 '
(1．汾西新峪煤業(yè)公司，山西孝義032300；2．中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，北京100083)
[摘要] 針對新峪礦曙光西區(qū)開采煤層受到地質(zhì)構(gòu)造影響，礦壓顯現(xiàn)極其明顯的問題，重點(diǎn)
從巷道斷面選型、支護(hù)方案，特別是對右側(cè)幫的控制等方面進(jìn)行了闡述。井下工業(yè)性試驗(yàn)表明，采取
的支護(hù)方式能夠解決右?guī)屯怀鲎冃蔚闹ёo(hù)難題，滿足工作面安全回采的使用要求。
[關(guān)鍵詞] 傾斜煤層；側(cè)壓；支護(hù)技術(shù)；安全回采
[中圖分類號]TD353．6 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B [文章編號]1006~225(2010)06-0042-02
M ining Roadway Layout and Supporting Technology of Inclined Coal Seam
新峪礦曙光西區(qū)是新拓展采區(qū)，主采2號煤
層，平均厚度約2．5m，煤層傾角平均15。。D1201
工作面是西區(qū)的首采面，已經(jīng)完成回采，后續(xù)工作
面采用跳采方式，護(hù)巷煤柱為20m，現(xiàn)階段正在回
采D1203工作面。從D1201首采面兩巷支護(hù)狀況
來看，巷道斷面呈矩形布置，掘進(jìn)過程右?guī)偷V壓顯
現(xiàn)非常明顯，多數(shù)地段煤體破碎，而且鼓出非常明
顯，巷道斷面收縮嚴(yán)重。為了安全回采，采取了擴(kuò)
幫和加固右?guī)偷拇胧?，勉?qiáng)維持工作面推進(jìn)。
煤層傾角達(dá)l5。，與巷道布置方向傾斜相交，
巷道右側(cè)幫為煤巖相問面，煤層受到地質(zhì)構(gòu)造影
響，引發(fā)巷道右?guī)妥冃瓮怀?。固然與煤層所處地質(zhì)
環(huán)境有關(guān)，但也與巷道支護(hù)方式有直接關(guān)系。分析
原有支護(hù)方案，主要存在以下不足：
(1)巷道整體支護(hù)強(qiáng)度不夠，沒能及時控制
巷道圍巖變形，致使圍巖淺部出現(xiàn)離層松動，壓力
顯現(xiàn)強(qiáng)烈，現(xiàn)有巷道支護(hù)強(qiáng)度無法控制圍巖變形。
(2)巷道兩幫的支護(hù)強(qiáng)度偏低，特別是右側(cè)
煤幫支護(hù)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到控制圍巖變形的要求，
巷道右?guī)驼w外移。
(3)巷道頂板錨索長度較短，沒有發(fā)揮錨索
錨固深度大，錨固強(qiáng)度高的優(yōu)勢。
1 巷道斷面選擇
由于煤層傾角較大，巷道斷面的形狀對控制圍
巖的穩(wěn)定非常關(guān)鍵。為了解決曙光西區(qū)回采巷道支
護(hù)難題，首先對巷道斷面形狀進(jìn)行了優(yōu)化。
1．1 矩形布置
工作面兩巷采用矩形斷面，巷道沿煤層傾向布
置，沿煤層底板掘進(jìn)。由于煤層厚度掘進(jìn)需要破部
分頂板。該種布置方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)巷道沿煤層傾向布置，巷道成型好，受
力狀態(tài)適應(yīng)圍巖應(yīng)力變化。
(2)工作面開切眼布置方式比較方便，兩巷
端部與開切眼開口銜接比較容易；另外工作面回采
過程中，上下兩巷端頭維護(hù)比較容易。
(3)巷道沿煤層底板掘進(jìn)，沒有破壞到煤層
底板，對巷道預(yù)防底鼓有很大益處。
工作面兩巷采用矩形斷面，具有以下弊端：
(1)兩巷開口處與煤層銜接存在問題，開口
需要與煤層傾向一致。
(2)掘進(jìn)破壞了500ram厚的頂板，頂板如果
出現(xiàn)破碎地段，可能出現(xiàn)漏頂，造成頂板巖層不平
整，鋼帶接頂難度大，支護(hù)效果降低。
1．2 斜矩形布置
工作面兩巷采用斜矩形斷面，沿煤層頂板掘
進(jìn)，破壞部分底板。該種布置方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)兩巷開口易于煤層銜接，巷道掘進(jìn)方式
簡單。
(2)巷道掘進(jìn)對煤層頂板的破壞較小，頂板
的完整性比較好，對于鋼帶的接頂比較容易，巷道
支護(hù)現(xiàn)場施工方便可行，支護(hù)相對容易。
工作面兩巷采用斜矩形斷面，具有以下弊端：
(1)巷道成型不太好，巷道左幫低，右?guī)透撸?
巷道受力狀態(tài)差，右?guī)涂刂齐y度增大。
(2)巷道掘進(jìn)破壞了底板，底板的強(qiáng)度降低
和厚度減少，容易發(fā)生底鼓。
(3)工作面開切眼開口與兩巷銜接難度增大，
而且工作面回采時，兩巷端頭維護(hù)困難。
綜合對比分析2種巷道布置的優(yōu)缺點(diǎn)，宜采用
[收稿13期]2010—08—11
[作者簡介]宋垠珠(1965一)，男，山西靈石人，工程師，中國礦業(yè)大學(xué)(北京)在讀碩士研究生，長期從事煤礦開采技術(shù)方面的工作。
42
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宋垠珠等：傾斜煤層回采巷道布置方式與支護(hù)技術(shù) 2010年第6期
斜矩形斷面布置方式。
2 巷道支護(hù)
曙光西區(qū)開采山西組的2號煤層，平均采高
2．5m，煤層中有0．6m的夾矸。煤層傾角9～16。，
平均15。。煤層存在0．3m厚的偽頂；直接頂為砂
質(zhì)泥巖，層厚1．6m，性脆，節(jié)理裂隙發(fā)育，基本
頂為中砂巖，層厚6．1m，厚層狀，比較堅(jiān)硬；直
接底為0．9m厚的泥巖，性脆，層理發(fā)育，老底為
3．5m的砂質(zhì)泥巖，層厚狀，性脆。
支護(hù)試驗(yàn)巷道為D1203工作面材料巷，斷面
為斜矩形，巷道寬4100ram，左幫高2500mm，右
幫高3600ram，掘進(jìn)斷面為12．5m 。
頂板布置5根4,22mm，長度2．2m的高強(qiáng)錨
桿，間排距900mmx900mm，采用1支K2355和1
支Z2355進(jìn)行樹脂加長錨固。采用厚3．0ram，寬
度280mm，長度3．8m 的w 鋼帶護(hù)頂。錨桿托板
規(guī)格為130ram×130mm×10ram，采用12號鐵絲編
織的菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂。
頂板布置2根4,15．24mm，長度6．3m的錨索
加強(qiáng)支護(hù)，間排距1400mmx 1800mm，托板規(guī)格為
300mmx300mmx16mm 。
右?guī)筒贾?根4,20mm，長度2．0m的高強(qiáng)錨
桿，間排距900mmx9OOmm；采用1支Z2355錨固
劑錨固，采用厚3．0mm，寬280ram，長2．9m的w
鋼帶護(hù)幫；采用12號鐵絲網(wǎng)護(hù)幫。右?guī)土硗獠贾?
2根4,15．24ram，長4．0m的短錨索加強(qiáng)支護(hù)，排
距1．8m；下幫錨索距離底板1．0m，上幫錨索距離
頂板0．8m，托板規(guī)格為300mmx3OOmmx16mm。
左幫布置3根4,18mm，長度1．8m的圓鋼錨
桿，采用1支Z2355錨固，12號鐵絲金屬網(wǎng)護(hù)幫。
兩巷支護(hù)設(shè)計(jì)見圖1。
3 支護(hù)效果
圖2為D1203工作面材料巷表面位移觀測曲
線，從觀測曲線可以看出，巷道頂?shù)装宓淖冃坞S著
掘進(jìn)逐漸增大，剛開始增加的幅度比較大，但是逐
漸遠(yuǎn)離掘進(jìn)影響區(qū)后頂?shù)装遄冃乌呌诜€(wěn)定。頂板、
左幫、右?guī)偷淖畲笞冃瘟糠謩e為114mm，40ram，
59ram。巷道的表面位移較小，表明采用的支護(hù)方
案有效地控制了頂板和兩幫的變形。而且，從現(xiàn)場
實(shí)地觀測來看，材料巷的成型非常好，頂板沒有出
現(xiàn)掉渣和鼓包現(xiàn)象，兩幫也沒有出現(xiàn)片幫現(xiàn)象。試
驗(yàn)工作面D1203在回采期間，現(xiàn)場實(shí)地觀察發(fā)現(xiàn)，
巷道經(jīng)受住了強(qiáng)烈動壓的影響，表面位移沒有明顯
圖1 兩巷支護(hù)設(shè)計(jì)
的變化，確保了工作面安全回采。
距掘進(jìn)面距離血
圖2 工作面材料巷表面位移
圖3為D1203工作面材料巷頂板離層曲線，
錨固區(qū)最大離層量為17ram，錨固區(qū)外最大離層量
為15ram，巷道頂板的離層量比較小，表明錨桿對
控制錨固區(qū)圍巖的離層和滑動起到了決定性的作
用，錨桿提供的作用力有效地阻止了錨固區(qū)內(nèi)圍巖
原有裂隙的擴(kuò)散，并且防止了新的裂隙的形成和貫
通。錨索很好地把錨固區(qū)內(nèi)圍巖與深部穩(wěn)定圍巖結(jié)
合起來，改善了錨固區(qū)內(nèi)圍巖的受力狀態(tài)，同時也
發(fā)揮了深部圍巖的承載能力，使得錨固區(qū)外圍巖的
變形和離層比較小，巷道支護(hù)效果良好，支護(hù)質(zhì)量
得到了保障。從回采過程來看，頂板離層略有增大
的趨勢，但增幅很小，滿足了工作面安全回采的使
用要求。
圖3 工作面材料巷頂板離層
(下轉(zhuǎn)60頁)
43
右?guī)妥髱?板頂 ／ ／ ＼＼ 一一 K
帥 ∞ ∞ 0 學(xué)兔兔 www.xuetutu.com
總第97期 煤礦 開 采 2010年第6期
圖5 45號支架距頂1．5m處漿液擴(kuò)散效果
圖6 98號支架距頂2m處漿液擴(kuò)散效果
(2)割煤后，漿液擴(kuò)散區(qū)域煤壁齒痕明顯，
并能觀察到馬麗散漿脈擴(kuò)散后膠結(jié)煤體的情況。在
煤壁加固后，整體性、強(qiáng)度等都有明顯提高，基本
上有效避免了大面積片冒，安全性大大提高。
(3)通過注漿維護(hù)，整個工作面基本穩(wěn)定，
片幫冒頂顯現(xiàn)明顯減少，僅為2～3架寬度的小范
圍片幫，無冒頂顯現(xiàn)，基本不影響割煤。
(4)由于機(jī)尾段比較特殊，滑移區(qū)域存在初
期穩(wěn)定，割煤進(jìn)刀滑移煤塊整體錯動失穩(wěn)片幫現(xiàn)
象，因此，在第1循環(huán)注漿后割煤進(jìn)尺2刀，再次
插花進(jìn)行打孔注漿，利用新的注漿鉆孔將上一循環(huán)
注漿的固結(jié)煤體串聯(lián)起來。這樣，采用此邁步式注
漿方式基本可以解決機(jī)尾煤壁的滑移片幫問題。
5 結(jié)束語
通過本次極軟較厚不穩(wěn)定煤層大采高綜采片幫
冒頂化學(xué)注漿控制實(shí)踐，得出以下結(jié)論：
(1)提出化學(xué)注漿控制煤壁和頂板，保障回
采安全及綜合分步實(shí)施的圍巖強(qiáng)化控制技術(shù)方案證
明：馬麗散化學(xué)注漿加固技術(shù)應(yīng)用于極軟較厚不穩(wěn)
定煤層大采高綜采片幫冒頂化學(xué)注漿控制效果顯
著。加固材料在破碎煤巖體內(nèi)部形成網(wǎng)狀整體，能
夠有效提高破碎煤巖體的完整性。并用動態(tài)過程控
制技術(shù)指導(dǎo)施工，順利解決了片幫冒頂問題。
(2)針對不同的片冒形式，結(jié)合化學(xué)注漿理
論及工程經(jīng)驗(yàn)，合理確定注漿加固方案、施工工藝
及技術(shù)參數(shù)，為今后類似困難條件下頻繁片冒的不
穩(wěn)定煤層開采積累了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。
(3)化學(xué)注漿加固材料反應(yīng)性能優(yōu)異，固化
時問快，設(shè)備簡單，操作快捷，可滿足快速施工，
快速處理，安全高效的生產(chǎn)需要。
(4)通過化學(xué)注漿對工作面煤壁和頂板發(fā)生
破壞后，對其破壞程度的繼續(xù)發(fā)展起到控制作用，
為下一循環(huán)割煤起到預(yù)防治理。簡化了煤壁和頂板
管理工序，為加快推進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效創(chuàng)造了
有利條件。
[參考文獻(xiàn)]
[1]錢鳴高，劉聽成．礦山壓力及其控制(修訂本)[M]．北京：
煤炭工業(yè)出版社，1991．
[2]陳炎光，錢嗚高．中國煤礦采場圍巖控制[M]．徐州：中國
礦業(yè)大學(xué)出版社，1994．
[3]王建樹，黃炳香．極軟突出厚煤層大采高綜采片幫冒頂防治
技術(shù)[J]．煤炭科學(xué)技術(shù)，2007 (11)．
[4]馮志強(qiáng)，康紅普，楊景賀．裂隙巖體注漿技術(shù)探討[J]．煤
炭科學(xué)技術(shù)，2005 (4)．
[5]張普田．開灤礦區(qū)深部礦井軟巖巷道支護(hù)技術(shù)研究[J]．煤
礦開采，2010，15(4)：65—67．
[6]楊永強(qiáng)，樊鴻．馬麗散注漿材料在東龐煤礦加固破碎頂板
中的應(yīng)用fJ]．煤炭工程，2005(9)．
[7]王天明，方瑜．馬麗散N注漿材料在綜放面端頭維護(hù)中的
應(yīng)用[J]．煤，2002(5)．
[8]王漢鵬，高延法，李術(shù)才．巖石峰后注漿加固前后力學(xué)特性
單軸試驗(yàn)研究[J]．地下空間與工程學(xué)報(bào)，2007 (1)．
[責(zé)任編輯：王興庫]
(上接43頁)
4 結(jié)束語
(1)D1203工作面材料巷兩幫移近量不超過
100ram，頂板下沉量不超過120ram，斷面收縮率
控制在10％ 以內(nèi)，采用的支護(hù)方案有效地控制了
巷道圍巖變形，而且經(jīng)受了回采動壓的考驗(yàn)，滿足
了工作面安全回采的使用要求。
(2)井下試驗(yàn)表明，支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)合理，通
過本次井下工業(yè)性試驗(yàn)，將對新峪礦曙光西區(qū)后續(xù)
60
工作面支護(hù)設(shè)計(jì)，以及錨桿支護(hù)技術(shù)的提高和改進(jìn)
起到積極作用。
[參考文獻(xiàn)]
[1]康紅普．深部煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的研究與實(shí)踐[J]．煤礦開
采，2008，13 (1)：1—5．
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的研究與實(shí)踐[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22 (3)．
[責(zé)任編輯：林健]

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