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傾斜煤層回采巷道布置方式與支護技術

文檔作者：宋垠珠文檔來源： 1．汾西新峪煤業公司 2．中國礦業大學(北京)，		點擊數：	更新時間： 2025年03月17日
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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技術
宋垠珠 '
(1．汾西新峪煤業公司，山西孝義032300；2．中國礦業大學(北京)，北京100083)
[摘要] 針對新峪礦曙光西區開采煤層受到地質構造影響，礦壓顯現極其明顯的問題，重點
從巷道斷面選型、支護方案，特別是對右側幫的控制等方面進行了闡述。井下工業性試驗表明，采取
的支護方式能夠解決右幫突出變形的支護難題，滿足工作面安全回采的使用要求。
[關鍵詞] 傾斜煤層；側壓；支護技術；安全回采
[中圖分類號]TD353．6 [文獻標識碼]B [文章編號]1006~225(2010)06-0042-02
M ining Roadway Layout and Supporting Technology of Inclined Coal Seam
新峪礦曙光西區是新拓展采區，主采2號煤
層，平均厚度約2．5m，煤層傾角平均15。。D1201
工作面是西區的首采面，已經完成回采，后續工作
面采用跳采方式，護巷煤柱為20m，現階段正在回
采D1203工作面。從D1201首采面兩巷支護狀況
來看，巷道斷面呈矩形布置，掘進過程右幫礦壓顯
現非常明顯，多數地段煤體破碎，而且鼓出非常明
顯，巷道斷面收縮嚴重。為了安全回采，采取了擴
幫和加固右幫的措施，勉強維持工作面推進。
煤層傾角達l5。，與巷道布置方向傾斜相交，
巷道右側幫為煤巖相問面，煤層受到地質構造影
響，引發巷道右幫變形突出。固然與煤層所處地質
環境有關，但也與巷道支護方式有直接關系。分析
原有支護方案，主要存在以下不足：
(1)巷道整體支護強度不夠，沒能及時控制
巷道圍巖變形，致使圍巖淺部出現離層松動，壓力
顯現強烈，現有巷道支護強度無法控制圍巖變形。
(2)巷道兩幫的支護強度偏低，特別是右側
煤幫支護強度遠遠沒有達到控制圍巖變形的要求，
巷道右幫整體外移。
(3)巷道頂板錨索長度較短，沒有發揮錨索
錨固深度大，錨固強度高的優勢。
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
巖的穩定非常關鍵。為了解決曙光西區回采巷道支
護難題，首先對巷道斷面形狀進行了優化。
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。由于煤層厚度掘進需要破部
分頂板。該種布置方式具有以下優點：
(1)巷道沿煤層傾向布置，巷道成型好，受
力狀態適應圍巖應力變化。
(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，上下兩巷端頭維護比較容易。
(3)巷道沿煤層底板掘進，沒有破壞到煤層
底板，對巷道預防底鼓有很大益處。
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)掘進破壞了500ram厚的頂板，頂板如果
出現破碎地段，可能出現漏頂，造成頂板巖層不平
整，鋼帶接頂難度大，支護效果降低。
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，破壞部分底板。該種布置方式具有以下優點：
(1)兩巷開口易于煤層銜接，巷道掘進方式
簡單。
(2)巷道掘進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
支護現場施工方便可行，支護相對容易。
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，右幫高，
巷道受力狀態差，右幫控制難度增大。
(2)巷道掘進破壞了底板，底板的強度降低
和厚度減少，容易發生底鼓。
(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，兩巷端頭維護困難。
綜合對比分析2種巷道布置的優缺點，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，中國礦業大學(北京)在讀碩士研究生，長期從事煤礦開采技術方面的工作。
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宋垠珠等：傾斜煤層回采巷道布置方式與支護技術 2010年第6期
斜矩形斷面布置方式。
2 巷道支護
曙光西區開采山西組的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
質泥巖，層厚1．6m，性脆，節理裂隙發育，基本
頂為中砂巖，層厚6．1m，厚層狀，比較堅硬；直
接底為0．9m厚的泥巖，性脆，層理發育，老底為
3．5m的砂質泥巖，層厚狀，性脆。
支護試驗巷道為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，掘進斷面為12．5m 。
頂板布置5根4,22mm，長度2．2m的高強錨
桿，間排距900mmx900mm，采用1支K2355和1
支Z2355進行樹脂加長錨固。采用厚3．0ram，寬
度280mm，長度3．8m 的w 鋼帶護頂。錨桿托板
規格為130ram×130mm×10ram，采用12號鐵絲編
織的菱形金屬網護頂。
頂板布置2根4,15．24mm，長度6．3m的錨索
加強支護，間排距1400mmx 1800mm，托板規格為
300mmx300mmx16mm 。
右幫布置4根4,20mm，長度2．0m的高強錨
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
鋼帶護幫；采用12號鐵絲網護幫。右幫另外布置
2根4,15．24ram，長4．0m的短錨索加強支護，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號鐵絲金屬網護幫。
兩巷支護設計見圖1。
3 支護效果
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，巷道頂底板的變形隨著
掘進逐漸增大，剛開始增加的幅度比較大，但是逐
漸遠離掘進影響區后頂底板變形趨于穩定。頂板、
左幫、右幫的最大變形量分別為114mm，40ram，
59ram。巷道的表面位移較小，表明采用的支護方
案有效地控制了頂板和兩幫的變形。而且，從現場
實地觀測來看，材料巷的成型非常好，頂板沒有出
現掉渣和鼓包現象，兩幫也沒有出現片幫現象。試
驗工作面D1203在回采期間，現場實地觀察發現，
巷道經受住了強烈動壓的影響，表面位移沒有明顯
圖1 兩巷支護設計
的變化，確保了工作面安全回采。
距掘進面距離血
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，
錨固區最大離層量為17ram，錨固區外最大離層量
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內圍巖
原有裂隙的擴散，并且防止了新的裂隙的形成和貫
通。錨索很好地把錨固區內圍巖與深部穩定圍巖結
合起來，改善了錨固區內圍巖的受力狀態，同時也
發揮了深部圍巖的承載能力，使得錨固區外圍巖的
變形和離層比較小，巷道支護效果良好，支護質量
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60頁)
43
右幫左幫 板頂 ／ ／ ＼＼ 一一 K
帥 ∞ ∞ 0 學兔兔 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處漿液擴散效果
圖6 98號支架距頂2m處漿液擴散效果
(2)割煤后，漿液擴散區域煤壁齒痕明顯，
并能觀察到馬麗散漿脈擴散后膠結煤體的情況。在
煤壁加固后，整體性、強度等都有明顯提高，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，整個工作面基本穩定，
片幫冒頂顯現明顯減少，僅為2～3架寬度的小范
圍片幫，無冒頂顯現，基本不影響割煤。
(4)由于機尾段比較特殊，滑移區域存在初
期穩定，割煤進刀滑移煤塊整體錯動失穩片幫現
象，因此，在第1循環注漿后割煤進尺2刀，再次
插花進行打孔注漿，利用新的注漿鉆孔將上一循環
注漿的固結煤體串聯起來。這樣，采用此邁步式注
漿方式基本可以解決機尾煤壁的滑移片幫問題。
5 結束語
通過本次極軟較厚不穩定煤層大采高綜采片幫
冒頂化學注漿控制實踐，得出以下結論：
(1)提出化學注漿控制煤壁和頂板，保障回
采安全及綜合分步實施的圍巖強化控制技術方案證
明：馬麗散化學注漿加固技術應用于極軟較厚不穩
定煤層大采高綜采片幫冒頂化學注漿控制效果顯
著。加固材料在破碎煤巖體內部形成網狀整體，能
夠有效提高破碎煤巖體的完整性。并用動態過程控
制技術指導施工，順利解決了片幫冒頂問題。
(2)針對不同的片冒形式，結合化學注漿理
論及工程經驗，合理確定注漿加固方案、施工工藝
及技術參數，為今后類似困難條件下頻繁片冒的不
穩定煤層開采積累了技術經驗。
(3)化學注漿加固材料反應性能優異，固化
時問快，設備簡單，操作快捷，可滿足快速施工，
快速處理，安全高效的生產需要。
(4)通過化學注漿對工作面煤壁和頂板發生
破壞后，對其破壞程度的繼續發展起到控制作用，
為下一循環割煤起到預防治理。簡化了煤壁和頂板
管理工序，為加快推進速度，實現高產高效創造了
有利條件。
[參考文獻]
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[責任編輯：王興庫]
(上接43頁)
4 結束語
(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，采用的支護方案有效地控制了
巷道圍巖變形，而且經受了回采動壓的考驗，滿足
了工作面安全回采的使用要求。
(2)井下試驗表明，支護設計參數合理，通
過本次井下工業性試驗，將對新峪礦曙光西區后續
60
工作面支護設計，以及錨桿支護技術的提高和改進
起到積極作用。
[參考文獻]
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[責任編輯：林健]

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