灰巖頂板泥巖底板條件下集成支護技術

榮維俊

（肥城礦業集團單縣能源有限責任公司，山東 單縣 274300）

灰巖頂板泥巖底板條件下集成支護技術

榮維俊

（肥城礦業集團單縣能源有限責任公司，山東 單縣 274300）

通過對灰巖頂板泥巖底板條件下集成支護技術研究，實現了礦井高產集約化生產。

灰巖頂板；泥巖底板；集成支護

1 煤層賦存及頂底板條件

8層煤：煤厚0.64～2.29m，平均1.60m，傾角4°～12°，煤層結構復雜，間夾一層穩定矸石，上距頂板0.25m，厚0～0.3m，平均0.20m，巖性為灰黑色炭質石英細砂巖致密、堅硬，硬度系數f=6，夾矸灰分78%，密度2.3%；頂板為四層灰巖，厚2.13～6.67m，平均4.67m，f=3～4，上部硬巖層，巖性堅硬，含少量動物化石，上部含泥質較高；下部軟巖層，巖溶裂隙發育，實見黃泥，單向抗壓強度1007.04～1293.74Kg/cm2；直接底為粘土巖，灰白色，富含植物根部化石，遇水后易膨脹。厚0.8m。老底為粉砂巖，厚5.85m，深灰色，含黃鐵礦結核。

2 煤層煤體夾石預分離和機道破碎頂板超前控制

煤層結構復雜，間夾一層穩定矸石，上距頂板0.25m，厚0～0.3m，平均0.20m，巖性為灰黑色炭質石英細砂巖致密、堅硬，硬度系數f=6，夾矸灰分78%，密度2.3%，由于該夾矸較硬，嚴重影響采煤機運行，且影響煤質。對此采用預先爆破掏矸技術，先去除煤層夾矸，爆破后，將塊夾石，必須揀入采空區，再運行采煤機。爆破前要在支柱前方掛好廢舊皮帶，保護好支柱的鍍鉻層。

工作面壓炮眼為單排眼布置，在夾石上下各0.1m處打眼，眼距1.0m，眼深1.2m；裝藥量：頂眼：0.2kg/眼。，由于炮眼布置在煤層中，不大矸石眼，減輕了打眼工的勞動強度，爆破后矸石塊度較大，有利于撿出。

爆破后及時就近處理矸石為便于分揀矸石，工作面爆破采用分段爆破，一次爆破長度不超過15米，爆破時大部分矸石被蹦進放頂線，只有小部分矸石人工就近將矸石撿入采空區。

3 預先對相近及穿層巷道采取人工砼頂板支護

工作面推過穿層巷道時由于高差大，方法大多以打垛方式推過，費時費力，且支護強度降低，影響安全，經分析研究后，采用人造頂板頂板（人工砼），和其他材料的結構相比，混凝土結構的主要優點是：整體性好，可灌筑成為一個整體（人造頂板）；可模性好，可灌筑成各種形狀和尺寸的結構；耐久性好；工程造價和維護費用低。

4 灰巖頂板采取大孔徑深孔可控多段爆破放頂

正常推采期間對工作面采空區懸頂每隔2m進行一次強制放頂。強制放頂眼在工作面割煤或松機過程中采用風鉆濕式打眼。放頂眼在工作面末前排支柱與其前排支柱空檔內施工，眼口距末前排支柱0.7m，且放頂眼眼深不小于2.0m，放頂眼采用對眼布置，每對放頂眼的間距為0.5m，相鄰兩對放頂眼之間的間距為3.0m仰角為75°～80°。隨工作面推采，在工作面末前排支柱與其前排支柱空檔內用風鉆打強制放頂眼，使新打的放頂眼與老空放頂眼沿工作面推采方向距離為2.0m（即放頂眼排距為2.0m）。放頂眼進入放頂線排回柱前裝藥，回柱后連線爆破。

工作面上下兩巷無深孔放頂眼地段分別用風鉆布置兩排放頂眼，放頂眼眼深不小于2.0m，眼距不大于1.0m，排距為1.0m，仰角為75°～80°，放頂眼按三花眼布置，且機巷、出口非面側一排放頂眼距煤壁不得大于0.3m。放頂眼進入放頂線排回柱前裝藥，回柱后連線爆破。

5 工作面支護設計

5.1 控頂距的選擇

由礦壓實測資料可知，工作面直接頂冒落后能夠完全充滿采空區，通過采取一定的工程質量管理措施，如保證規定的初撐力、安全閥工作可靠、支護系統不漏液等，工作面最大控頂距取4.5m，是不會壓死支柱的，因此說本工作面控頂距的取值是合理的。

5.2 支護密度的選擇

在既定的頂板條件下，采場合理的支護強度（即頂板壓力）取決于對頂板的控制要求，包括防止直接頂破碎、減少煤壁片幫、排除直接頂與老頂離層所導致的動壓沖擊影響、頂板沿煤壁切落等等。采場煤層與頂板條件不一樣，控制要求也不一樣。針對具體的采場，控制要求有時可能是多方面的，合理的支護強度必須一一考慮，作為計算合理支護密度的依據。

經計算，工作面實際支護密度1.538根/m2，能夠滿足支護要求。在實際生產過程中，在放頂排采用走向對柱，所以現支護密度和特殊支護形式是能夠滿足頂板管理要求的。

5.3 工作面特殊支護

為防止老頂來壓時頂板對末排支柱的沖擊，加強末排支柱的支撐能力和切頂能力，本工作面采用走向對柱的方式加強支護。即在采空區側第一排支柱與第二排支柱之間（材料道內）的頂梁下，距采空區側第一排正規支柱不大于0.3m處。初壓期間，靠放頂線一排頂梁下棵棵支設走向對柱；正常回采期間，走向對柱每隔一根頂梁支設一棵。

面內對柱是否滿足來壓時支撐能力的要求，可根據老頂來壓時刻和來壓前夕實測支柱承載值的差值來驗算，即考慮該差值在放頂排由對柱承擔。

即平行于工作面方向，采煤工作面支柱的柱距為0.65m時，在放頂線排每隔3根基本支柱加一棵對柱即可滿足要求。所以8801工作面正常回采期間，走向對柱每隔一根頂梁支設一棵，足以滿足要求。

在滿足基本支護的前提下，考慮到工作面斷層較多、頂板不完整等因素的影響，為提高工作面支架的安全性和穩定性，又加設了溜頭（尾）循環叢柱和面內叢柱等特殊支護。

榮維俊（1980—），男，畢業于安徽淮北煤炭師范大學，現就職于肥城礦業集團單縣能源公司。