软岩煤层顶底板治理方法的研究

张俊

摘 要：软岩其松散的结构，极易造成巷道变形影响采掘活动，甚至导致顶板事故的发生，为了保障开采的有效进行，对其巷道顶底板治理方法进行分析与研究。

关键词：软岩；巷道治理；具体措施

一、前言

软岩煤层主要表现为：煤层和底板软，矿压显现明显，底鼓帮鼓现象十分严重，巷修工作量大，治理难度大，严重影响了矿井安全高效生产，采取合理的支护方法和顶底板治理措施，可有效控制巷道围岩变形，减少巷修工程量，对提高矿井安全高效生产和减少巷道维护费用具有关键作用。

二、目前现状

工作面参数对开采的影响主要表现在回采时间长短、推进速度快慢与巷道变形量大小的关系上。工作面走向、面长越长，回采时间就越長，倒安装工作量就越小，对生产衔接、产能提高和设备越有利。但随着走向和面长的加长，巷道服务时间延长，推进速度相对变慢，巷道变形量将增加。现在的巷道支护方式，一次支护后不能有效控制底鼓和帮鼓，在服务期内必须对巷道进行多次治理，主要是刷帮和卧底，才能保证巷道断面满足安全生产需要。

对巷道的治理分掘进和回采两个阶段，在掘进阶段随着巷道向前掘进，后路一般需要卧底2-3次，工作面掘交后，再全面清卧一次。工作面回采阶段，一般初次放顶前不需治理。推采40～50米以后，受移动支承压力的影响，巷道底鼓、帮鼓变形量加大，每天都需要安排人员对超前段巷道进行治理。皮带巷清卧一般分两段进行，一段在皮带承载部前方先卧一遍，另一段在转载桥身前方再卧一遍。轨道巷采取机轨合一布置，一般安设一部800mm皮带，皮带后方跟40T溜子，对超前段巷道进行清卧。

三、顶底板治理的主要措施

（一）工作面布置及开采顺序

工作面布置时，除考虑煤层赋存、各类地质构造、各类煤柱等影响外，必须对上部煤层开采情况进行分析，软岩煤层巷道位置要选择在应力降低区或原岩应力区内，避开上部煤层开采形成的应力增高区，这样有利于减小巷道变形量。

采区内工作面开采顺序尽量安排顺序开采，相邻工作面要在一个工作面回采结束一段时间后再进入掘进，间隔时间最好6个月以上。要避免形成孤岛工作面。

（二）工作面参数确定

工作面参数主要包括走向长和面长。

目前设计时，工作面走向长主要取决于采区尺寸、断层影响等，没有特殊要求。工作面长度一般采取100～120m。

（三）区段煤柱留设

煤柱尺寸主要根据矿山压力、资源回收率等确定。煤柱尺寸太大，资源回收率低，造成资源浪费。煤柱尺寸太小，受动压等影响，煤柱破碎后易与相邻采空区连通形成漏风，发生煤层自然发火等情况，影响安全生产。相邻工作面间区段煤柱一般留设10-25m左右为宜，要避开顶板压力峰值区域。

（四）巷道断面及支护

采准巷道采用矩形断面，沿煤层顶板掘进。工作面进、回风巷和采区集中巷宽4.6m，高3～3.3m，切眼宽7.5m，高3.3m。

软岩顶板一般为粘土岩、细砂岩；直接底一般为鲕状粘土岩；老底为灰岩。巷道基本支护形式为锚网，切眼和采区集中巷加打钢带和锚索。特殊情况下，如顶板破碎、有淋水、过断层、过老空区、高应力区、交岔点、大断面等，必须根据实际情况制定加强支护措施。

1.顶锚杆

顶锚杆采用直径20mm长2m的等强螺纹钢锚杆，配套等强蝶形铁托盘。

2.帮锚杆

工作面进、回风巷及切眼帮锚杆采用直径16mm长2m等强螺纹钢锚杆，采区集中巷帮锚杆同顶锚杆。

3.锚杆间排距

采区集中巷顶、帮锚杆间排距采用800*800mm，工作面进、回风巷及切眼顶、帮锚杆间排距采用900*900mm。

4.锚固方式

采用树脂药卷锚固，树脂药卷直径为28mm，长度500mm。每根锚杆用2支树脂药卷锚固，一支CK2850树脂药卷和一支K2850树脂药卷，设计锚固力≥70KN，锚杆螺母扭矩≥120N？m。

5.金属网

采用12#铁丝编制的菱形金属网，规格7500㎜×1060㎜。

6.锚索、钢带

采区集中巷由于服务时间长，切眼由于断面大，在锚网支护的基础上加打锚索和钢带。

锚索采用7股Φ5mm高强度钢绞线，直径15.24mm，长7m，强度1860MPa，最低破断荷载260.7KN，设计锚固力≥200KN，配套锁具和托盘，锚索钻孔直径28mm。每根锚索使用5支S2335树脂药卷锚固，2支超快，3支快速。

采区集中巷巷道断面每排布置2根锚索，间距2米；锚索排距1.6米。切眼巷道断面每排布置2～3根锚索，锚索排距1.8米，切眼扩机窝段每排增加1根锚索。

钢带采用U型钢带或W型钢带，隔一排锚杆打设一条钢带。

（五）重点巷道掘进方面

1、从设计上增大巷道断面，预留变形量。巷道可采用宽5m，高3.5m的规格。

2、掘进期间要加强顶帮一体化支护理念，帮可用大托盘锚杆支护，增加托盘与护帮的支护面积，也可加钢筋网支护以增强两帮支护强度。

3、巷道顶板两角加打加强锚索。

（六）回采超前压力问题的解决方案

1、在工作面推采期间可超前采面50米，在巷道两帮做防护墙（规格4.5×1.5×2.6m，做好后用麻袋装土码放充填，起到巷道泄压的作用）。

2、工作面推采可以对工作面调斜，调成机头机尾相差10-15m左右。

3、孤岛煤柱开采两巷受采空区采动影响的采煤工作面，可超前在巷帮打深孔眼进行爆破，释放应力，眼间距10m，深10m装5个药卷。

（七）巷道清卧机的应用

在回采、掘进巷道使用巷道清卧机代替人工清卧，清卧机型号MWD1.6/0.03L。该清卧机具有体积小、轻便、灵活的特点，比较适合井下条件。清卧效率上，一台清卧机每班可清卧巷道6米左右，节省人工5-6人。

四、结束语

综上所述，软岩煤层顶底板的治理需要多管齐下的支护手段才能起到良好的作用，要根据煤矿不同的地质情况具体分析，从而选择合适的支护方法。

参考文献：

[1]董方庭，宋宏伟，等.巷道围岩松动圈理论[J].煤炭学报，2016，1（19）：21-23.

[2]陈庆敏、金太，等：锚杆支护的刚性粱理论及应用[J].矿山压力及顶板管理，2016（12）：5.

[3]张涛.煤巷锚杆支护模型实验研究[J].煤炭科学技术，2016（10）：43-45.

[4]冯宏伟.锚杆的发展方向—全螺纹等强锚杆[J].锚杆支护，2016（1）：45-46.