楊代軍，黨文權(quán)

河南東升煤業(yè)有限公司，河南 鄭州 450008

1 三軟煤層采用支護(hù)技術(shù)的必要性

三軟煤層是指頂板、地板及開采曾都比較松軟的復(fù)雜的煤層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在開采中具有很大的難度，對開采技術(shù)是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。特別是在煤巖層中進(jìn)行巷道挖掘和開采，使得圍巖的原始力受到破壞，巖體的經(jīng)應(yīng)力受到威脅，容易產(chǎn)生巖石斷裂或者坍塌的現(xiàn)象。

煤層的經(jīng)應(yīng)力主要取決于巖石的強(qiáng)度和其彈塑性的分布。而三軟煤層的強(qiáng)度比較低，開挖后又破壞了原來巖層的結(jié)構(gòu)，使得二次應(yīng)力受到了威脅，巖體進(jìn)入塑性變形，因此需要加強(qiáng)其支護(hù)的力度，保證原來的巖層結(jié)構(gòu)，才能較好的馳騁煤層，完成開采過程。否則，挖掘巷道后會破壞原有的煤層結(jié)構(gòu)，煤層的支持力度不夠，應(yīng)力集中，在巷道兩幫的巖梁支撐點(diǎn)發(fā)生斷裂。

而對于相對較硬的煤層，如果使用進(jìn)入塑性狀態(tài)的支付將會喪失其原有的承載力，進(jìn)行巷道開挖之后，塑性能將以各種形式釋放出來。這時(shí)候采用支護(hù)的技術(shù)進(jìn)行煤層支持，取代原有的承載力，雖然開挖后引起的向臨空區(qū)運(yùn)動的合力不僅僅是靠支護(hù)力承擔(dān)，但是塑性狀態(tài)的不可避免使得支護(hù)力變得非常必要?？紤]到要將其巖層巨大的塑性能以某種方式釋放出來，在軟煤層設(shè)置支付的過程中勢必要有足夠的變形空間和釋放空間。三軟煤層的挖掘比較容易，但要保障其安全和穩(wěn)固卻有一定的困難，特別是其維護(hù)需要相當(dāng)先進(jìn)的支護(hù)形式和支護(hù)技術(shù)作為保障。

當(dāng)前面的三軟煤層，及各個(gè)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)差異較大的巖石層結(jié)構(gòu)，缺乏一種能夠普遍適應(yīng)的支護(hù)方法。但是對于三軟煤層，進(jìn)行有效的支護(hù)必須要根據(jù)其性質(zhì)和地壓的特點(diǎn)進(jìn)行合理的選擇和必要的勘測。在正確勘測其巖層的結(jié)構(gòu)和特性之后，選擇相應(yīng)的巷道位置和斷面技術(shù)，使其處于穩(wěn)定的狀態(tài)。

2 支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用思考

2.1 位置選擇的科學(xué)性

在選擇挖掘巷道的位置時(shí)首要考慮的是其穩(wěn)定性。一方面，要盡量將其選擇在煤層質(zhì)地均勻、雨水膨脹量小的地區(qū)，同時(shí)保證其抗壓力適當(dāng)，準(zhǔn)確勘測其巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)；另一方面，盡量避免受到支撐壓力的影響。三軟煤層經(jīng)過開采之后，其支護(hù)的壓力會有顯著的增加，“其壓力大小與煤層距離和落煤方式有關(guān)，用風(fēng)鎬落煤時(shí)，巖石大巷距煤層達(dá)20m～30m時(shí)，基本不受動壓影響。除要避免移動支承壓力的影響外，還必須避開采煤工作面上下固定支承壓力的影響范圍，把巷道布置在應(yīng)力降低區(qū)或原巖應(yīng)力區(qū)內(nèi)為最好?！?/p>

2.2 支護(hù)方式的合理化

根據(jù)三軟煤層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和巖層性質(zhì)，在其巖層結(jié)構(gòu)中歐年該進(jìn)行巷道開掘必然會引起其塑性的平衡和彈性受到影響。這時(shí)候支護(hù)的主要作用就是控制其穩(wěn)定性和抗壓力程度，防止其在松動過程中由于膨脹變形而塌陷。一般來說，軟煤層受到破壞之后，其變形量越大，支護(hù)的難度越大，而采取單一的支護(hù)方式難以有效實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定性的目的。

一般來說，在挖掘過程中采用的支護(hù)方式主要有錨帶網(wǎng)+架棚聯(lián)合、圍巖加固+錨網(wǎng)噴、二次錨網(wǎng)噴和錨梁網(wǎng)+錨索聯(lián)合幾種方式。而三軟煤層的挖掘最好的方式就是錨梁網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護(hù)。因?yàn)樵谒绍浀拿簩又校茐男缘倪M(jìn)行巷道挖掘，將會出行圍巖變形甚至是位移的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)巖層斷裂和垮落。如果只是簡單的采用梯形支架難以有效實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定狀態(tài)，有可能安生斷糧和折腳的危險(xiǎn)。即便使用了混凝土進(jìn)行支護(hù)，也容易受到不均勻的地壓沖擊。因此，對于三軟煤層這種特殊的不良底層，使用的支護(hù)結(jié)構(gòu)一般都要二支護(hù)，即：“一次支護(hù)應(yīng)按照圍巖與支架共同作用的原理，選用剛度適宜、具有一定柔性或可縮性支架。既允許圍巖產(chǎn)生一定量的變形移動，以發(fā)揮圍巖的自承力；同時(shí)又能限制圍巖發(fā)生過大的變形移動。進(jìn)行圍巖位移速度和位移量的量測，并繪出相應(yīng)的變化曲線。二次支護(hù)應(yīng)在圍巖地壓得到釋放，一次支護(hù)與圍巖組成的支護(hù)系統(tǒng)基本穩(wěn)定之后進(jìn)行?！?/p>

2.3 斷面形狀選擇的適當(dāng)化

由于三軟煤層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖層性質(zhì)特殊化，支護(hù)不僅僅受到巖層本身的重力作用，同時(shí)巖層周圍由于變形和結(jié)構(gòu)的破壞產(chǎn)生的膨脹壓力通過各種形式釋放出來，威脅到支護(hù)的穩(wěn)定性作用。因此如果采用一般的直墻半圓拱或三心拱開斷面難以有效的實(shí)現(xiàn)其支護(hù)作用。在選擇斷面形狀的時(shí)候必須要全面進(jìn)行巖層勘測，了解其特性，有針對性的選擇斷面形狀。一般來說，斷面形狀的選擇主要取決于其壓力的大小和方向。壓力小則選用直墻；壓力大則選用圓形巷道斷面。

2.4 底板管理的嚴(yán)謹(jǐn)化

三軟巖層的巷道挖掘難免要破壞其地址結(jié)構(gòu)，使其壓力劇增，導(dǎo)致膨脹性的巖圍難以用一般的支護(hù)方式進(jìn)行支護(hù)。底鼓的發(fā)生表明安設(shè)底拱的作用不容忽視。因此，在進(jìn)行合理支護(hù)的過程中勢必要進(jìn)行底鼓問題的處理。目前，可采用的底鼓防護(hù)措施一般是“砌塊砌筑底拱”，但是其效果并不佳，一旦發(fā)生底鼓，錨桿翹起，將更難以得到有效的處理。因此需要用嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度積極處理底板的安全問題，根據(jù)其支護(hù)的方式選擇底板控制手段。“若用圓碹或近似圓碹作二次支護(hù)，則要按砌底拱、壓墻、砌拱的順序施工，一次完成。錨噴支護(hù)作一次支護(hù)，則可在一次支護(hù)完成一段時(shí)間、底板應(yīng)力得以充分釋放之后再砌底拱，與二次支護(hù)同時(shí)完成較好。”

3 結(jié)論

綜上所述，三軟煤層具有其特殊的巖層結(jié)構(gòu)和巖石性質(zhì)，在進(jìn)行開采挖掘過程中勢必要進(jìn)行必要的支護(hù)手段。而其支護(hù)方式選擇和位置的選擇是其首要考慮因素，同時(shí)，在支護(hù)過程中也要考慮其支護(hù)過程中將出現(xiàn)的安全問題，并進(jìn)行有效的監(jiān)管。

[1]郭仁輝.淺談三軟煤層中的巷道支護(hù)技術(shù)[J].商情，2010(29).

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[3]楊明法.梁家礦“三軟”地層采煤面下端頭支護(hù)技術(shù)淺議[J].中國科學(xué)院上海冶金研究所，2000.