三軟煤層支護(hù)斷面的優(yōu)化研究

王飛

（河南永華能源有限公司嵩山煤礦，河南 偃師 471900）

三軟煤層支護(hù)斷面的優(yōu)化研究

王飛

（河南永華能源有限公司嵩山煤礦，河南 偃師 471900）

目前，三軟煤層支護(hù)強(qiáng)度大的問題，一直是困擾煤礦生產(chǎn)和安全的重大難題。永華能源有限公司嵩山煤礦在2103綜采工作面上順槽3#段進(jìn)行了支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的礦壓觀測(cè)分析，本次支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)解決了三軟煤層短時(shí)間內(nèi)返修率高的問題。

三軟煤層；煤層傾角；U36鋼棚支架

河南永華能源有限公司位于河南省偃師市境內(nèi)，主要開采的煤田為偃龍煤田。井下主采煤層二1煤屬典型的三軟煤層。二1煤層，煤（巖）層為單一緩傾斜構(gòu)造，近東西走向，傾向北，傾角10°～20°，平均15°。由于2103上順槽3#段在掘進(jìn)過程中受采動(dòng)影響較大，巷道壓力較為顯著，返修率高的問題一直在困擾著巷道的施工。為了解決支護(hù)難度大、返修率高的問題，公司決定在我礦2103綜采工作面上順槽3#段進(jìn)行支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化改造。實(shí)踐證明，支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)改造后，巷道明顯變形較慢，返修率大大降低。

1　支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

1.1支護(hù)優(yōu)化前后對(duì)比

1.1.1對(duì)比分析

2103上順槽3#段支護(hù)斷面優(yōu)化前后不變，支護(hù)斷面形狀仍為梯形半圓拱斷。在原有巷道支護(hù)的基礎(chǔ)上增大了巷道的面積，巷道可變形量得到了充分的保證。另外，此次優(yōu)化變更后，增加了雙點(diǎn)柱支護(hù)內(nèi)容，使巷道的抗壓力得到了保證。

1.1.2優(yōu)化前支護(hù)斷面規(guī)格及參數(shù)

原斷面支護(hù)采用U36型鋼棚+U36型鋼點(diǎn)柱支護(hù)，巷道凈斷面為10.8m2，凈寬（拱基線處）4 200 mm，下寬4 400 mm，凈高3 000 mm，柱窩深度200 mm，外扎角5°；掘進(jìn)斷面為12.3m2，掘進(jìn)寬度（起拱線處）4 600 mm，掘進(jìn)高度3 400 mm，棚距中至中500 mm。支架采用U36型鋼加工，支架為4節(jié)結(jié)構(gòu)，節(jié)與節(jié)之間用3副卡纜連接，梁、腿搭接長(zhǎng)度為400 mm，頂梁搭接長(zhǎng)度為600 mm。支架間用3副簡(jiǎn)易連接板固定，連接板布置在支架搭接處中部卡纜位置。見圖1。

圖1　優(yōu)化前支護(hù)斷面示意圖Fig.1 Schematic diagram of the front supporting section

優(yōu)化支護(hù)后主要采用U36型鋼棚+U36型鋼點(diǎn)柱支護(hù)，支架上部為半圓拱，下部為梯形，半圓拱半徑為2 300 mm。巷道設(shè)計(jì)凈寬（起拱線處）4 600 mm，下寬4 880 mm，凈高3 500 mm，柱窩深200 mm，內(nèi)扎角85°，巷道凈斷面14.1 m2；掘進(jìn)寬度（起拱線處）5 000 mm，掘進(jìn)高度3 900 mm，掘進(jìn)斷面積16.95 m2；棚距：500 mm。支架采用U36型鋼加工，支架為4節(jié)結(jié)構(gòu)，節(jié)與節(jié)之間用3副卡纜連接，梁、腿搭接長(zhǎng)度為400 mm，頂梁搭接長(zhǎng)度為600 mm。支架間用3副簡(jiǎn)易連接板固定，連接板布置在支架搭接處中部卡纜位置。另外，支架采用雙點(diǎn)柱加強(qiáng)支護(hù)，點(diǎn)柱為兩節(jié)結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)度3 500 mm（搭接長(zhǎng)度），點(diǎn)柱打設(shè)在巷道支架下距中線各100 mm的位置。

圖2　優(yōu)化后支護(hù)斷面示意圖Fig.2 Schematic diagram of supporting section after optimization

1.2效果分析

2103綜采工作面上順槽3#段支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，經(jīng)過礦壓觀測(cè)試驗(yàn)顯示，巷道在開始變形到一定周期后停止變形，基本維持在高2 m，寬2 m左右?？s短了維修的周期，減小了返修率。

中心點(diǎn)柱的應(yīng)用，改變了巷道架棚規(guī)律。在巷道支架下方布置中心點(diǎn)柱，一方面隔離了作業(yè)空間，另一方面，改變了圓拱受力均勻的特性。由于拱形支架具有可縮性，在中心點(diǎn)柱的作用下局部仍會(huì)出現(xiàn)三角形破壞現(xiàn)象，支架復(fù)用率不是太高，從經(jīng)濟(jì)角度上看，稍微有些浪費(fèi)。

此次三軟煤層優(yōu)化設(shè)計(jì)的成功，迅速地在偃龍煤田推廣，它徹底地解決了嵩山煤礦回采巷道支護(hù)難度大、返修率高的難題。

［1]孟憲銳，徐永勇，劉環(huán)宇.難采煤層的分類標(biāo)準(zhǔn)與定量化研究［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2000，（4）：348-351.

［2]索杰.“三軟”煤層煤巷掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)方案研究［J］.煤炭技術(shù)，2007，（10）：73-74.

［3]苑海成.三軟煤層掘進(jìn)支護(hù)方法研究［J］.科技促進(jìn)發(fā)展，2010，（S1）：58-59.

Study on the Optimization of the Supporting Section of Three Soft Coal Seam

WANGFei
（Henan Yonghua EnergyCo.Ltd.of Songshan coal mine，Yanshi 471900，China）

At present，the problem of three soft coal seam supporting strength，has been a major problem that plagued the coal mine production and safety.Yonghua Energy Co.，Ltd.Songshan coal in 2103 fully mechanized face along the groove 3#segment for the optimization design of support.After a longtime ofmine pressure observation and analysis，the branch support optimization design tosolve the"Three Soft"coal seam in a short time repair rate high question.

Three soft coal seam；Coal seamdip angle；U36steel shed support

TD353.2

B

1674-8646（2015）07-0071-01

2015-04-27

王飛（1990-），男，河南永城人，助理工程師，從事煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)研究。