薄煤层野青复合顶板的支护技术研究

2014-04-10鹿苏超LUSuchao

价值工程 2014年9期

鹿苏超LU Su-chao

（河北省邯郸市孙庄采矿有限公司，邯郸 056200）

（Sunzhuang Mining Company in Handan of Hebei Province，Handan 056200，China）

0 引言

随着孙庄煤矿野清煤层灰岩顶板支护年限的增长，深部巷道的地质条件也会更加复杂，野青薄煤层的科学有效配采就显得极为重要，在施工过程中如何合理开采薄煤层就成为了目前首要的任务，也可保证矿井采掘生产量的稳定。煤矿生产总量逐年减少，矿井采掘想要持续下去就要不断提高采掘技术以及做好充分的顶板管理工作，由于大部分煤层顶板还是复合顶板，管理野青灰岩顶板就显得比较困难。因此，想要做好复合顶板的支护工作，就要使薄煤层的综掘单进技术得到提高，首先要准备好充足的薄煤层开采前期工作，以达到采掘生产量提高的目的，主采与配采煤层的生产量要始终保持平衡，只有这样矿井才能得到健康稳定的发展。

1 野青煤层及顶底板岩性

由于孙庄煤矿七采区的四号煤厚度比较不均等，通常煤的厚度在0.3～1.89m 时会有部分煤层被火侵蚀为岩石，配上掘进中的煤层平均厚度约达1.0m，由于四号煤顶板是野青复合顶板，所以它的顶板通常是野青灰岩居多，野青灰岩呈灰黑色，质地坚硬，其中含有较多杂质，有部分灰岩还存有缺失，厚度约为0.2～0.45m，其平均厚度约为0.3m，灰岩继续往上就可见厚度约达3.0m 的泥岩，呈黑色质地柔软，其中含有较多包裹体，泥岩上部煤线比较不稳定，厚度约为0～0.3m，继续往上就是一层粉砂岩，厚度比较不均等质地相对柔软。直接底则是灰色的粉砂岩，主要由石英、长石作为组成部分，其中含有包裹体，厚度约为2.6m，老底是厚粉砂岩，厚度约为6.05m。老底与直接底中间还有一小层煤，厚度约为0.3m。

四号煤开拓准备之前二号煤层已经顺利开采，其地质构造比较复杂，一般是由断层、褶曲作为主要组成部分。四号煤地质情况表明煤顶板当中还有部分局部野青灰岩存在缺失，这种缺失很容易造成直接顶变成泥岩，从而加大野青复合顶板管理与支护的难度，导致出现顶板事故。通过对于条件比较复杂复合顶板的研究，分析出如何开发顶板支护方式、施工组织技术的有效措施，找到利于顶板条件的最佳支护方案。

2 灰岩复合顶板的支护方式

通过对顶板灰岩情况的研究，了解到巷道顶板岩层的属性，只有充分掌握巷道顶板岩性，结合准确可靠的资料选择出最佳的支护方式，才能有效完成野青灰岩顶板的支护工作。探测灰岩顶板可有利于开展复合顶板的支护，也是保证复合顶板安全的重要内容。在掘进支护的过程中，也要进行支护顶板锚杆以及锚索，前者支护孔深2.4m，后者支护孔深9m，设计孔深的同时也要继续观察顶板灰岩的情况，将探测到的顶板灰岩情况记载清楚，并且要了解野青灰岩顶板的具体情况。在操作支护方式的过程中，将探测顶板灰岩施工作为主要工作，将施工探测负责人、日期、位置、各层岩石厚度等信息清楚的记录下来，定期汇报工作，根据巷道情况绘制素描图，完善巷道支护方式、围岩变形情况，可为后期施工与优化支护方式提供参考。

针对不同灰岩顶板选择支护方式，四号煤层顶板是野青灰岩，厚度约达0.2～0.5m，其平均厚度是0.35m。巷道顶板情况比较稳定，通过使用锚网索支护，直接灰岩顶板能够承载上覆泥岩、岩层的压力。如果遇到巷道超挖或锚杆锚索失效的情况，就要立即补上打点锚杆进行有效支护，从而可以保证围岩的支护效果。当顶板灰岩厚度超过0.3m，根据施工经验观测顶板情况看灰岩是否稳定，锚网支护正常是为了减少支护材料单耗以及人工劳力，可优化顶锚索的支护，有利于提高掘进效率。当顶板灰岩厚度小于0.3m，在锚网支护正常的情况下，可加大对顶板的控制，在施工过程中，通过前探梁、打设点锚建立暂时的支护点，同时对薄层灰岩开展锚网支护，为预防灰岩层掉落引起上层泥岩往下沉，有效控制灰岩顶板。在掘进的过程中还会看到因为顶板灰岩的缺失而造成围岩不清，顶板出现小断层或灰岩缺失，巷道直接顶板结构性比较差，上层是超过3m 的泥岩，十分容易塌落而出现顶板事故，这就要在进行掘进工作前，做好充分的支护准备工作，通过锚杆、前探梁搭建形成临时支护假顶，用于防止上层泥层的塌落。本文根据四号煤复合顶板的特点，在掘进施工过程中首先探测其顶板岩性，及时通过有效的方式进行支护。四号煤层平均厚度大约1.0m，不可采用打眼、爆破等方式选择掘进，要不然容易引起灰岩顶板的脱落等，顶板灰岩厚度没有达到0.3m 时会对管理顶板造成不利影响。U 型钢与锚网索共同组成顶板支护方式，可以增加顶板的支护强度，通过这种支护方式，在一定程度上保证了支护效果。在掘进施工的过程中可采用先进干扰小的综掘机，可有利于控制顶板，从而有效防止破坏顶板灰岩以及薄层灰岩的塌落。

3 灰岩复合顶板的支护方式策略

复合顶板巷道锚网支护技术一定要按照高强度锚杆支护锚固平衡拱、悬吊等基本理论，支护参数要符合科学可行的要求，能够防止巷道围岩变形，顶板支护效果才会好。如果有效的复合顶板巷道锚网支护技术，可以减少围岩变形、两帮移近量，顶板下沉量在控制范围之内，可保证巷道使用断面不受到破坏。锚网支护技术可防止巷道变形，灰岩复合顶板有效的支护方式可增大围岩支护阻力，围岩变形支护阻力就会随着围岩不断膨胀而增大，可增加围岩抗压能力与自承力，从而达到防止巷道变形的目的。

控制巷道变形可帮助减少人工劳力与材料资源的损耗，巷道围岩抗压能力增强支护层抗压强度也随之增强，从而有效避免巷道破坏，还可保障施工人员的生命安全不受到威胁。只有不断提高掘进单进技术与矿井支护能力，就可减轻今后巷道支护工作所负担的压力，有利于矿井生产量的稳定发展，可有效缓解供需压力。薄煤层野青复合顶板的支护方式也在实践中不断得到创新，技术经验也逐渐积累，可为掘进相同条件下的复合顶板巷道打下基础。首先通过先进的观测方式，保证获得准确科学的观测资料，便于开展巷道掘进工作，同时随时观测灰岩顶板的基本情况，也为后期对巷道进行支护补强提供了依据，在掘进施工的过程当中通过采用干扰小的综掘机，可以有效防止破坏顶板灰岩与薄层灰岩的塌落，达到控制灰岩顶板的目的。