浅析被保护煤层顶底板的支护管理

郭子龙 智旭东 陈俊刚

摘 要：通过多年本矿在开采中的经验，利用改变支护来解决开采被保护煤层中顶底板破碎这一课题的经验。

关键词：被保护层；顶底板；支护

近年来，随着瓦斯管理工作力度的加大，解决突出煤层的办法逐渐增多，开采保护层、提前解放被保护煤层是当前解决瓦斯突出最有效的办法之一，但瓦斯突出问题解决之后，随之而来的回采问题又突现出来，因提前开采保护层，导致被保护层顶底板缓慢下沉，因此上覆顶板预先破碎，给回采增加了相当大的难度，如何在底板松软、顶板预先破断的情况下，安全高效地开采被保护煤层，应该说是今后一段时间需要解决的课题，通过几年的回采经验，我矿在这一方面摸索出了一套行之有效的方法，仅供参考。

西马煤矿地质条件复杂，矿井确定为煤与瓦斯突出矿井，1989年至今，矿井采掘面突出次数达到几万次，从1997年开始采取开采保护层提前释放瓦斯、减轻瓦斯压力，继而回采上层。从矿井综合柱图上看，矿确定可采煤层为十二煤层、十三煤层，（从地表往下依次排列），两层煤层间间距平均为7-8m；为粉砂岩、砂质泥岩、200mm -300mm 煤线和泥质碎片、化石伴生状态。首先开采十三煤层（0.8m-1.0m）后，由于层间距非常小，上覆煤、岩层迅速垮落，不易再生顶板，导致随后回采十二煤（平均煤层厚度1.8m-2.5m），顶板、底板受采动影响已相当破碎，在这种情况下十二煤层也已预裂，煤质松软，形不成整体，摆在面前的困难是如何管好顶底板松软，破碎问题。

从2000年矿开始回采被保护煤层（十二煤），通过几年的实践，我们用普通的十二煤炮采“三、四”排管理法到现在的“三排四柱”排管理法，找出了比较好的适合于开采被保护煤层（十二煤），的管理办法。

普通的十二煤炮采“三、四”排支护管理中所存在的问题，例如N1-1205-2工作面，工作面长150m，顺槽600m，工作面如采用三、四排单体配合铰接顶梁支护顶板，支护形式为：排距1.0m、柱距0.5m，最大控顶距4.1m，最小控顶距3.1m回采期间出现以下主要问题：

（1）顶板破碎，超前压力大，集中体现在煤壁片帮严重，片帮后的顶板面积继续增架，又加大了顶板压力，支撑部分与煤壁顶板形不成整体，超前漏货严重。

（2）单体支柱钻底严重，特别是周期来压期间，由于底板松软破碎，支柱钻底严重程度达0.5 m -1.0m。

（3）空区扑货现象也相当明显，由于顶板已超前破碎，空区回采位置形成坡角，所有空巷货均沿切顶排支柱流向材料道、人行道，致使切顶排的支柱被货埋住一半，有的支柱甚至能埋到距顶板0.5m-1.0m左右，进而引起的矛盾是无法正常回收。同时作业人员的人身安全也受到了极大威胁。如下示意图

在“三、四”排管理顶板过程中，我们针对顶底板松软，破碎问题也采取了一些办法，比如支柱穿鞋、空巷铺设挡矸帘子等等，但均不能有效地管好顶底板松软，破碎问题，尤其在周期来压期间，更加无法有效地支护好顶板。开采保护煤层（十三煤）、解放被保护煤层（十二煤）是我们矿最主要的煤层管理方法。找到适合顶底板松软、煤层疏散、煤壁片帮漏货、空巷淌货严重问题的开采方法是维持矿井长远发展的重大科研项目。在回采期间经过多次论证后，我们走出了普通的十二煤炮采“三、四”排管理办法，在实践中摸索出了一套适合实际条件的“三排四柱”支护管理办法，并在此基础上这种支护的实际应用上进行了逐步改进：制作了大号铁鞋（1.5m×0.2 m ×0.1 m）、增加了方便实用的挡矸布。

通过以上支护管理的改进，我们解决了开采被保护煤层中的以下几项重要问题：

（1）、减少有效控制顶板面积、降低顶板压力，改造后顶板压力明显减小，这是此项改造工作的重要成果，压力的减小不但减少了支柱的钻底量，对顶板的完整性也起到了决定性作用。

（2）、对煤壁侧顶板加强了及时支护，十二煤煤层疏散、易出现煤壁片帮漏顶现象片幫后的顶板面积继续增架，又加大了顶板压力，改造后的支护超前于煤壁提前控制顶板，即使支护前端靠近了完整顶板，也保证了煤壁的稳定性，再者此种支护其帮柱、运输机靠近煤壁，对帮及时刹严后防止了片帮事故，提高作业人员的安全系数。

（3）、改制后的三联铁鞋接触底板面积大，整体性强，并且使支护有一定的连续性，解决了单体支柱钻底严重、底板抗压强度不够的问题。

（4）、方便实用的挡矸布将空巷碎石彻底挡在了空区，使材料道、人行道宽敞了，作业人员回收作业时也

安全了。

总之，开采顶底板松软、煤层疏散、煤壁片帮漏货、空巷淌货严重问题的煤层，通过我们五年来的开采经验，此种方法是切实可行的，是值得借鉴的。

作者简介：第一作者：郭子龙，1981--，男，满族，籍贯：辽宁省开原市， 工作单位：内蒙古自治区呼伦贝尔蒙西煤业有限公司，蒙西煤矿工作，学历：本科。智旭东，男，汉族，呼伦贝尔市人，本科，研究方向：采矿工程。陈俊钢，男，汉族，呼伦贝尔市人，本科，研究方向：采矿工程。