淺析被保護煤層頂底板的支護管理

郭子龍 智旭東 陳俊剛

摘 要：通過多年本礦在開采中的經驗，利用改變支護來解決開采被保護煤層中頂底板破碎這一課題的經驗。

關鍵詞：被保護層；頂底板；支護

近年來，隨著瓦斯管理工作力度的加大，解決突出煤層的辦法逐漸增多，開采保護層、提前解放被保護煤層是當前解決瓦斯突出最有效的辦法之一，但瓦斯突出問題解決之后，隨之而來的回采問題又突現出來，因提前開采保護層，導致被保護層頂底板緩慢下沉，因此上覆頂板預先破碎，給回采增加了相當大的難度，如何在底板松軟、頂板預先破斷的情況下，安全高效地開采被保護煤層，應該說是今后一段時間需要解決的課題，通過幾年的回采經驗，我礦在這一方面摸索出了一套行之有效的方法，僅供參考。

西馬煤礦地質條件復雜，礦井確定為煤與瓦斯突出礦井，1989年至今，礦井采掘面突出次數達到幾萬次，從1997年開始采取開采保護層提前釋放瓦斯、減輕瓦斯壓力，繼而回采上層。從礦井綜合柱圖上看，礦確定可采煤層為十二煤層、十三煤層，（從地表往下依次排列），兩層煤層間間距平均為7-8m；為粉砂巖、砂質泥巖、200mm -300mm 煤線和泥質碎片、化石伴生狀態。首先開采十三煤層（0.8m-1.0m）后，由于層間距非常小，上覆煤、巖層迅速垮落，不易再生頂板，導致隨后回采十二煤（平均煤層厚度1.8m-2.5m），頂板、底板受采動影響已相當破碎，在這種情況下十二煤層也已預裂，煤質松軟，形不成整體，擺在面前的困難是如何管好頂底板松軟，破碎問題。

從2000年礦開始回采被保護煤層（十二煤），通過幾年的實踐，我們用普通的十二煤炮采“三、四”排管理法到現在的“三排四柱”排管理法，找出了比較好的適合于開采被保護煤層（十二煤），的管理辦法。

普通的十二煤炮采“三、四”排支護管理中所存在的問題，例如N1-1205-2工作面，工作面長150m，順槽600m，工作面如采用三、四排單體配合鉸接頂梁支護頂板，支護形式為：排距1.0m、柱距0.5m，最大控頂距4.1m，最小控頂距3.1m回采期間出現以下主要問題：

（1）頂板破碎，超前壓力大，集中體現在煤壁片幫嚴重，片幫后的頂板面積繼續增架，又加大了頂板壓力，支撐部分與煤壁頂板形不成整體，超前漏貨嚴重。

（2）單體支柱鉆底嚴重，特別是周期來壓期間，由于底板松軟破碎，支柱鉆底嚴重程度達0.5 m -1.0m。

（3）空區撲貨現象也相當明顯，由于頂板已超前破碎，空區回采位置形成坡角，所有空巷貨均沿切頂排支柱流向材料道、人行道，致使切頂排的支柱被貨埋住一半，有的支柱甚至能埋到距頂板0.5m-1.0m左右，進而引起的矛盾是無法正常回收。同時作業人員的人身安全也受到了極大威脅。如下示意圖

在“三、四”排管理頂板過程中，我們針對頂底板松軟，破碎問題也采取了一些辦法，比如支柱穿鞋、空巷鋪設擋矸簾子等等，但均不能有效地管好頂底板松軟，破碎問題，尤其在周期來壓期間，更加無法有效地支護好頂板。開采保護煤層（十三煤）、解放被保護煤層（十二煤）是我們礦最主要的煤層管理方法。找到適合頂底板松軟、煤層疏散、煤壁片幫漏貨、空巷淌貨嚴重問題的開采方法是維持礦井長遠發展的重大科研項目。在回采期間經過多次論證后，我們走出了普通的十二煤炮采“三、四”排管理辦法，在實踐中摸索出了一套適合實際條件的“三排四柱”支護管理辦法，并在此基礎上這種支護的實際應用上進行了逐步改進：制作了大號鐵鞋（1.5m×0.2 m ×0.1 m）、增加了方便實用的擋矸布。

通過以上支護管理的改進，我們解決了開采被保護煤層中的以下幾項重要問題：

（1）、減少有效控制頂板面積、降低頂板壓力，改造后頂板壓力明顯減小，這是此項改造工作的重要成果，壓力的減小不但減少了支柱的鉆底量，對頂板的完整性也起到了決定性作用。

（2）、對煤壁側頂板加強了及時支護，十二煤煤層疏散、易出現煤壁片幫漏頂現象片幫后的頂板面積繼續增架，又加大了頂板壓力，改造后的支護超前于煤壁提前控制頂板，即使支護前端靠近了完整頂板，也保證了煤壁的穩定性，再者此種支護其幫柱、運輸機靠近煤壁，對幫及時剎嚴后防止了片幫事故，提高作業人員的安全系數。

（3）、改制后的三聯鐵鞋接觸底板面積大，整體性強，并且使支護有一定的連續性，解決了單體支柱鉆底嚴重、底板抗壓強度不夠的問題。

（4）、方便實用的擋矸布將空巷碎石徹底擋在了空區，使材料道、人行道寬敞了，作業人員回收作業時也

安全了。

總之，開采頂底板松軟、煤層疏散、煤壁片幫漏貨、空巷淌貨嚴重問題的煤層，通過我們五年來的開采經驗，此種方法是切實可行的，是值得借鑒的。

作者簡介：第一作者：郭子龍，1981--，男，滿族，籍貫：遼寧省開原市， 工作單位：內蒙古自治區呼倫貝爾蒙西煤業有限公司，蒙西煤礦工作，學歷：本科。智旭東，男，漢族，呼倫貝爾市人，本科，研究方向：采礦工程。陳俊鋼，男，漢族，呼倫貝爾市人，本科，研究方向：采礦工程。