嵩山煤矿“三软”煤层技术革新

[摘 要]为解决嵩山煤矿“三软”煤层煤体松软、易破碎，煤巷变形快的难题，通过研究并实施煤巷掘进超前注水技术，有效地达到了安全、高效掘进煤巷的目的。在“三软”煤层独特巷道布置条件下，针对“三软”煤层大跨度岩巷交岔点支护难、矿压大的问题，提出“异形U36钢棚+锚网喷浆+锚索梁+壁后注浆”联合支护的技术来给予解决，最终实现了安全、稳定的支护效果。

[关键词]“三软”煤层；超前注水技术；交岔点；联合支护

中图分类号：X752 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）30-0012-01

1 概况

“三软”煤层，是指煤层软、顶板和底板也软的煤层。煤巷施工掘进过程中，容易发生漏顶和冒顶，同时也会造成巷道支护支架刚度降低，最终导致巷道顶板下沉快、巷帮变形严重，给巷道的掘进施工带来很大的难度。怎样在“三软”煤层中去安全掘进，是一个相当棘手的问题。通过研究煤巷掘进超前注水技术，并对煤巷实施超前注水，最终解决了“三软”煤层煤巷掘进困难的问题，此技术的实施，可谓偃龙矿区“三软”煤层安全掘进首次突破。在河南能源“多上设备、少上人”理念的指导下，煤矿井下大型设备需求也越来越多，这就迫使矿井岩巷交岔点增加断面的宽度和高度，通过对“三软”煤层岩巷交岔点支护技术进行思考和研究，提出岩巷交岔点“异形U36钢棚+锚网喷浆+锚索梁+壁后注浆”联合支护技术，使得巷道支护得到优化，最终实现了大断面巷道安全合理支护的目的。

2 注水技术革新

嵩山煤矿煤层平均厚度为4m，煤层较为稳定，煤层走向趋近东西，倾向北；煤层是缓倾斜煤层，倾角在15°～20°之间，平均倾角为17°。煤层因受嵩山滑动构造影响，组织疏松，强度较低，普氏硬度系数小于0.3，致使回采时煤层易漏冒、片帮。通过研究，对综采工作面顺槽煤层实施超前注水技术。

2.1 注水后巷道变形观测

通过对煤巷变形进行观测，注水煤巷U型钢棚相对于未注水煤巷U型钢棚总体支护效果有很大提高。具体变现为：在相同围压、相同时间下，注水煤巷的总宽比未注水煤巷的总宽变形量小，比未注水煤巷总宽宽500mm，注水煤巷的观测点高度比未注水煤巷高度变形量小，比未注水煤巷总高高350mm。注水段巷道在观测期间维修1次，未注水煤巷在观测期间维修2至3次，注水后煤巷至少可节省1次维修量。

2.2 经济效益分析

按照维修单价为3500元/m，假设每段煤巷按180m计算，在巷道减少维修一遍的条件下，那么1个月可节省维修费用：

3500元/m×180m=630000元=63万元。

全矿每月按4条煤巷计算，全矿每月可节省：63万元×4=252万元。

3 “三软”煤层大断面岩巷交岔点支护技术革新

嵩山煤矿胶带岩石集中巷车场交岔点为满足车场运输及铺设胶带输送机等设备要求，巷道断面拱基线最大宽度需要为9500m，向西南7.5m处巷道断面拱基线宽度需要为5520mm，此段岩巷交岔点支护为永久性支护，支护方式为大断面“异形U36钢棚+锚网喷浆+锚索梁+壁后注浆”联合支护。（详见图1）。

3.1 架异形U36钢棚支护

此交岔点范围内，共架设异形钢棚19架，从交岔点牛鼻子尖向西南依次为2架拱基线宽9500mm异形钢棚、2架拱基线宽9000mm异形钢棚、2架拱基线宽8500mm异形钢棚、2架拱基线宽8000mm异形钢棚、2架拱基线宽7400mm异形钢棚、2架拱基线宽6900mm异形钢棚、2架拱基线宽6500mm异形钢棚、2架拱基线宽6020mm异形钢棚、2架拱基线宽5520mm异形钢棚，钢棚高度每阶梯以300mm递减。（详见图2）。

3.2 锚索梁支护

在交岔点架棚结束后，在巷道顶板打设9根3.5m长U36型钢锚索钢梁，每根锚索钢梁连接2根直径17.8mm×长6500mm锚索，共打设18根锚索，锚索梁沿巷道走向布置，间排距为2000mm×2000mm。

3.3 壁后注浆支护

壁后注浆锚杆为直径1DN25镀锌型钢管，长度为1800mm，钢管壁厚为3mm。注浆锚杆布置在巷道顶部及两帮，自巷道底板向上800mm处两帮各一根，向上2600mm处各一根，向上3500mm处各自一根，间排距为2000mm×2000mm；壁后注浆材料为水和复合硅酸盐水泥，配合比水：复合硅酸盐水泥=1：0.5～0.75（质量比），注浆锚杆终压一般保持在0.6MPa～0.9MPa之间。

4 结语

通过实践明显可以证明，在“三软”煤层中实施超前注水，可以增大煤体的内摩擦角和增强煤体的内聚力，从而降低掘进煤巷的塑形区范围，同时还可以提高煤体的粘结性、优化煤体的承载结构，起到充分湿润煤体和有效降低煤尘的作用，最终克服了煤层易粉碎、胶结度低，煤巷来压快、压力大的不利客观条件，从而成功地达到了安全、高效施工掘进煤巷的目的；大断面交岔点联合支护技术，在“三软”煤层软岩巷道中首次得到应用，并充分发挥了其强大的支护效果，获得了支护技术上的巨大革新。笔者所实施的交岔点支护技术，增大了其自身的结构承压力，同时也使得巷道围岩从非弹性变形区转向弹性变形区，最终使巷道围岩强度得以增强，支撑能力也相应地得到增强，最终从客观上解决了软岩巷道支护难的问题。以上为嵩山煤矿“三软”煤层技术革新，在偃龙矿区“三软”煤层中极具推广价值。

参考文献

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