三軟煤層的支護

楊代軍，黨文權

河南東升煤業有限公司，河南 鄭州 450008

1 三軟煤層采用支護技術的必要性

三軟煤層是指頂板、地板及開采曾都比較松軟的復雜的煤層地質結構，在開采中具有很大的難度，對開采技術是一個非常大的挑戰。特別是在煤巖層中進行巷道挖掘和開采，使得圍巖的原始力受到破壞，巖體的經應力受到威脅，容易產生巖石斷裂或者坍塌的現象。

煤層的經應力主要取決于巖石的強度和其彈塑性的分布。而三軟煤層的強度比較低，開挖后又破壞了原來巖層的結構，使得二次應力受到了威脅，巖體進入塑性變形，因此需要加強其支護的力度，保證原來的巖層結構，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構，煤層的支持力度不夠，應力集中，在巷道兩幫的巖梁支撐點發生斷裂。

而對于相對較硬的煤層，如果使用進入塑性狀態的支付將會喪失其原有的承載力，進行巷道開挖之后，塑性能將以各種形式釋放出來。這時候采用支護的技術進行煤層支持，取代原有的承載力，雖然開挖后引起的向臨空區運動的合力不僅僅是靠支護力承擔，但是塑性狀態的不可避免使得支護力變得非常必要?？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固卻有一定的困難，特別是其維護需要相當先進的支護形式和支護技術作為保障。

當前面的三軟煤層，及各個結構和性質差異較大的巖石層結構，缺乏一種能夠普遍適應的支護方法。但是對于三軟煤層，進行有效的支護必須要根據其性質和地壓的特點進行合理的選擇和必要的勘測。在正確勘測其巖層的結構和特性之后，選擇相應的巷道位置和斷面技術，使其處于穩定的狀態。

2 支護技術的運用思考

2.1 位置選擇的科學性

在選擇挖掘巷道的位置時首要考慮的是其穩定性。一方面，要盡量將其選擇在煤層質地均勻、雨水膨脹量小的地區，同時保證其抗壓力適當，準確勘測其巖層的性質和結構；另一方面，盡量避免受到支撐壓力的影響。三軟煤層經過開采之后，其支護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，用風鎬落煤時，巖石大巷距煤層達20m～30m時，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，把巷道布置在應力降低區或原巖應力區內為最好。”

2.2 支護方式的合理化

根據三軟煤層的結構特點和巖層性質，在其巖層結構中歐年該進行巷道開掘必然會引起其塑性的平衡和彈性受到影響。這時候支護的主要作用就是控制其穩定性和抗壓力程度，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，支護的難度越大，而采取單一的支護方式難以有效實現其穩定性的目的。

一般來說，在挖掘過程中采用的支護方式主要有錨帶網+架棚聯合、圍巖加固+錨網噴、二次錨網噴和錨梁網+錨索聯合幾種方式。而三軟煤層的挖掘最好的方式就是錨梁網+錨索聯合支護。因為在松軟的煤層中，破壞性的進行巷道挖掘，將會出行圍巖變形甚至是位移的風險，嚴重的甚至會出現巖層斷裂和垮落。如果只是簡單的采用梯形支架難以有效實現其穩定狀態，有可能安生斷糧和折腳的危險。即便使用了混凝土進行支護，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，使用的支護結構一般都要二支護，即：“一次支護應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。既允許圍巖產生一定量的變形移動，以發揮圍巖的自承力；同時又能限制圍巖發生過大的變形移動。進行圍巖位移速度和位移量的量測，并繪出相應的變化曲線。二次支護應在圍巖地壓得到釋放，一次支護與圍巖組成的支護系統基本穩定之后進行?！?/p>

2.3 斷面形狀選擇的適當化

由于三軟煤層的地質結構復雜，巖層性質特殊化，支護不僅僅受到巖層本身的重力作用，同時巖層周圍由于變形和結構的破壞產生的膨脹壓力通過各種形式釋放出來，威脅到支護的穩定性作用。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現其支護作用。在選擇斷面形狀的時候必須要全面進行巖層勘測，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 底板管理的嚴謹化

三軟巖層的巷道挖掘難免要破壞其地址結構，使其壓力劇增，導致膨脹性的巖圍難以用一般的支護方式進行支護。底鼓的發生表明安設底拱的作用不容忽視。因此，在進行合理支護的過程中勢必要進行底鼓問題的處理。目前，可采用的底鼓防護措施一般是“砌塊砌筑底拱”，但是其效果并不佳，一旦發生底鼓，錨桿翹起，將更難以得到有效的處理。因此需要用嚴謹科學的態度積極處理底板的安全問題，根據其支護的方式選擇底板控制手段?！叭粲脠A碹或近似圓碹作二次支護，則要按砌底拱、壓墻、砌拱的順序施工，一次完成。錨噴支護作一次支護，則可在一次支護完成一段時間、底板應力得以充分釋放之后再砌底拱，與二次支護同時完成較好。”

3 結論

綜上所述，三軟煤層具有其特殊的巖層結構和巖石性質，在進行開采挖掘過程中勢必要進行必要的支護手段。而其支護方式選擇和位置的選擇是其首要考慮因素，同時，在支護過程中也要考慮其支護過程中將出現的安全問題，并進行有效的監管。

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