浅谈三软煤层相关技术研究

崔凤文

【摘 要】三软煤层是煤矿开采中遇到的软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层，通常具有这三个特征的煤矿煤层和顶底板都是软弱的岩层，煤层的裂缝发育、构造复杂。本文主要就三软煤层的一系列相关技术进行了探讨研究，为提高三软煤层的开采效率和改进措施提供了有力的依据。

【关键词】三软煤层；相关技术；探讨研究

三软大跨度煤层巷道围岩属于差异性较大的非均质层状赋存，表现为围岩难以形成承载结构、强烈的两帮移近、片帮和围岩不均匀的整体下沉。三软煤层开采目前在国内存在单产不高，开采困难的现象，主要是由于三软煤层底较软，支柱钻底量大，支柱的初撑力下降较快。

1.三软煤层煤巷的掘进支护技术

在三软煤层巷道中，由于围岩呈现软弱破碎结构及变形机理复杂性造成了复合性顶板支护的难题，如何进行支护参数选择，研究是正确指导三软煤层巷道中正确施工的必要条件。巷道在掘进及回采期间的支护状况主要受制于巷道围岩的强度、围岩的稳定性和支护方式等的影响。巷道采用“锚、喷、网”、锚索，实现了对巷硐的及时封闭，防止了软岩的风化，注浆充填围岩裂缝后，改变了软弱围岩的承载能力，二次支护的主要技术预应力锚索支护和围岩注浆加固，提高了支护的强度和围岩的岩体强度有利于保持围岩的长期稳定性。

在三软煤层条件下，顶板安全是制约掘进的主要因素。通过优化生产组织和加强施工质量管理，提高锚喷支护水平和掘进水平，进一步提高支护系统的支护质量，以有效控制掉顶、片帮等事故的发生，实现了快速掘进，确保了安全生产。 三软煤层联合支护技术的应用也是使用十分广泛的技术，巷道在掘进过程中，通过光面爆破施工，尽量减轻对顶、帮煤巷岩体的破坏，为实施锚杆等主动支护创造有利的条件；在超前探梁临时支护的情况下进行锚杆支护、金属网的铺设等施工工序；由于预留让压空间，施工过程中为了防止巷道内微形拱棚支架的歪斜和倾倒，设计采用专用拉杆，将支架连成一个整体，增加支架的整体稳定性，目的是承受巷道变形后的围岩压力。

2.高瓦斯三软煤层的深井高效开采技术

三软煤层直接顶板和底板为泥岩，极软且破碎，遇水易膨胀，可以考虑采用底板岩巷的“一巷三用”，合理选择高强度轻型放顶煤支掩式液压支架，以及综采防片帮和防冒顶等技术。为了提高煤炭采出率，工作面正常跟顶回采，采高保持在3.8-4.0m，过地质异常带时，根据煤层厚度合理调整采高。对于煤层瓦斯含量高的特点，采用掘高抽巷抽采瓦斯，距煤层法距20m、回风巷平距20m位置施工贯穿整个工作面走向的高位抽排巷道，利用抽排巷抽采采空区上方采动裂隙瓦斯，在工作面上下巷施工沿煤层抽采钻孔，预抽煤体瓦斯。

3.三软煤层浅孔注水治理矿井灾害的技术

煤矿煤尘、片帮冒顶、煤与瓦斯突出及冲击矿压的防治是煤矿安全工作中的重要环节，而煤层注水是一项最积极有效的预防措施之一，对煤层注水预防煤矿灾害的研究及应用可分为：注水降尘、注水预防片帮冒顶、注水预防煤与瓦斯突出、注水降低煤层冲击倾向性等。煤层注水是通过钻孔，将压力水和水溶液注入煤体，增加水分，以改变煤的物理力学性质，减少煤尘的产生，减少冲击地压、煤与煤层气突出和自燃发火的新技术。对三软煤层注水，改变原有的“煤—瓦斯”的平衡体系，形成“煤—瓦斯—水”新的平衡体系，煤体中游离瓦斯在水压作用下能从裂隙大的孔隙被挤向细小的孔隙内，使瓦斯压力增加。根据煤层的赋存条件和注水设备，可在注水工艺上采取相应的措施，以增大煤层注水量，从而提高煤层的注水速度，使注水效果更佳。

在三软煤层中通过对瓦斯存在的空间互换原理，有效治理瓦斯，水体充进煤层的各种裂隙占据瓦斯所在的空间，对浅部瓦斯起到“排”的作用，从而将瓦斯“挤出”， 达到提前释放瓦斯的目的。为了提高采掘工作面的注水效果，可以在水中加入湿润剂，如NaCl、洗衣粉等。实践证明，煤层注水是从源头上治理煤尘的有效方法。近几年来，部分煤矿一直坚持煤体注水，有效地降低了从业人员尘肺职业病的发病率，远离了煤尘和瓦斯事故的威胁。

4.提高三软煤层单产的技术

三软煤层开采目前在国内存在着单产不高的现象，开采困难，主要是由于三软煤层底较软，支柱钻底量大，支柱的初撑力下降较快，如何提高单产是一个值得研究的问题。改革巷道布置，实现集中生产，积极的推广跨上山，跨采区回采，扩大采区的范围，实现集中生产，通过完善生产系统，减少运输的环节，降低掘进率，对单一煤层或者层间距较大的煤层，联合布置不经济时采用煤层上山的方法，取消岩石的集中巷。发展沿空留巷或者适当增大煤柱，保证综采巷道的正常使用。

同时应该防止支柱钻底，可以采取支柱进行穿鞋、下底梁、垫笆等方法，在实际的采煤过程中，不但煤软，而且还经常遇到水，造成底更软，穿鞋也不能有效的阻止支柱的钻底，支柱的初撑力仍难以保证，需要下底梁，可以下大板、竹笆、荆条笆、塘材笆。

5.三软煤层的固化防突技术

自80年代以来，我国煤矿开始研究和试用煤岩体的化学加固技术，对解决加固回采工作面和破碎顶板岩体和煤层，防止工作面冒顶和片帮取得了显著效果。固化液处理煤层可相应提高煤体强度，煤层固化工作应在煤层被揭穿之前进行，为了保证固化防突效果，应确保固化液在煤体内有足够的凝结时间，目前研究成功的化学加固材料在我国煤矿应用较多的有2种：聚氨酯树脂和脲醛树脂，它们需要满足液态、粘度低、不产生沉淀和固化杂质；贮存稳定，不分层、不汽化；可泵性好；凝结速度要快并且凝固后应有一定的机械强度和粘结强度等。

煤层压注固化液，可改善煤的物理力学性质，相应地提高煤体强度，增加煤体抵抗外载荷的能力，减小煤体破坏范围；其次，固化液处理煤层后，可有效的封堵瓦斯解吸通道。为了保证固化液在一定的压力下向煤体的裂隙内渗透，需进行严密的封孔，封孔的质量好坏直接影响注浆效果，待封孔水泥完全凝固后，即可进行注浆固化。

松软煤体的固化处理，对防治巷道揭煤时的煤的倾出、压出、改善松软煤层内巷道的支护特性有显著效果。煤层固化防突的工艺简单，操作方便，特别是在石门揭煤，比其它防突方法在时间上缩短很多，为我国的局部防突找到了一条新的途径。

6.结语

三软指顶板软、地板软、煤质软。煤质软，造成节理发育、煤层不稳定，使煤壁极易片帮，而且煤壁片帮和梁端冒顶相互诱发；底板软，当支架底座的接触比压超过底板比压时，支架钻底，当底板条件一定时，相对提高底板承载力，防止支架钻底，底板管理是综采面能否安全高效生产的一个重要因素，也是发挥支架承载力有效支撑顶板的必要条件。

【参考文献】

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