灰岩顶板泥岩底板条件下集成支护技术

荣维俊

（肥城矿业集团单县能源有限责任公司，山东 单县 274300）

灰岩顶板泥岩底板条件下集成支护技术

荣维俊

（肥城矿业集团单县能源有限责任公司，山东 单县 274300）

通过对灰岩顶板泥岩底板条件下集成支护技术研究，实现了矿井高产集约化生产。

灰岩顶板；泥岩底板；集成支护

1 煤层赋存及顶底板条件

8层煤：煤厚0.64～2.29m，平均1.60m，倾角4°～12°，煤层结构复杂，间夹一层稳定矸石，上距顶板0.25m，厚0～0.3m，平均0.20m，岩性为灰黑色炭质石英细砂岩致密、坚硬，硬度系数f=6，夹矸灰分78%，密度2.3%；顶板为四层灰岩，厚2.13～6.67m，平均4.67m，f=3～4，上部硬岩层，岩性坚硬，含少量动物化石，上部含泥质较高；下部软岩层，岩溶裂隙发育，实见黄泥，单向抗压强度1007.04～1293.74Kg/cm2；直接底为粘土岩，灰白色，富含植物根部化石，遇水后易膨胀。厚0.8m。老底为粉砂岩，厚5.85m，深灰色，含黄铁矿结核。

2 煤层煤体夹石预分离和机道破碎顶板超前控制

煤层结构复杂，间夹一层稳定矸石，上距顶板0.25m，厚0～0.3m，平均0.20m，岩性为灰黑色炭质石英细砂岩致密、坚硬，硬度系数f=6，夹矸灰分78%，密度2.3%，由于该夹矸较硬，严重影响采煤机运行，且影响煤质。对此采用预先爆破掏矸技术，先去除煤层夹矸，爆破后，将块夹石，必须拣入采空区，再运行采煤机。爆破前要在支柱前方挂好废旧皮带，保护好支柱的镀铬层。

工作面压炮眼为单排眼布置，在夹石上下各0.1m处打眼，眼距1.0m，眼深1.2m；装药量：顶眼：0.2kg/眼。，由于炮眼布置在煤层中，不大矸石眼，减轻了打眼工的劳动强度，爆破后矸石块度较大，有利于捡出。

爆破后及时就近处理矸石为便于分拣矸石，工作面爆破采用分段爆破，一次爆破长度不超过15米，爆破时大部分矸石被蹦进放顶线，只有小部分矸石人工就近将矸石捡入采空区。

3 预先对相近及穿层巷道采取人工砼顶板支护

工作面推过穿层巷道时由于高差大，方法大多以打垛方式推过，费时费力，且支护强度降低，影响安全，经分析研究后，采用人造顶板顶板（人工砼），和其他材料的结构相比，混凝土结构的主要优点是：整体性好，可灌筑成为一个整体（人造顶板）；可模性好，可灌筑成各种形状和尺寸的结构；耐久性好；工程造价和维护费用低。

4 灰岩顶板采取大孔径深孔可控多段爆破放顶

正常推采期间对工作面采空区悬顶每隔2m进行一次强制放顶。强制放顶眼在工作面割煤或松机过程中采用风钻湿式打眼。放顶眼在工作面末前排支柱与其前排支柱空档内施工，眼口距末前排支柱0.7m，且放顶眼眼深不小于2.0m，放顶眼采用对眼布置，每对放顶眼的间距为0.5m，相邻两对放顶眼之间的间距为3.0m仰角为75°～80°。随工作面推采，在工作面末前排支柱与其前排支柱空档内用风钻打强制放顶眼，使新打的放顶眼与老空放顶眼沿工作面推采方向距离为2.0m（即放顶眼排距为2.0m）。放顶眼进入放顶线排回柱前装药，回柱后连线爆破。

工作面上下两巷无深孔放顶眼地段分别用风钻布置两排放顶眼，放顶眼眼深不小于2.0m，眼距不大于1.0m，排距为1.0m，仰角为75°～80°，放顶眼按三花眼布置，且机巷、出口非面侧一排放顶眼距煤壁不得大于0.3m。放顶眼进入放顶线排回柱前装药，回柱后连线爆破。

5 工作面支护设计

5.1 控顶距的选择

由矿压实测资料可知，工作面直接顶冒落后能够完全充满采空区，通过采取一定的工程质量管理措施，如保证规定的初撑力、安全阀工作可靠、支护系统不漏液等，工作面最大控顶距取4.5m，是不会压死支柱的，因此说本工作面控顶距的取值是合理的。

5.2 支护密度的选择

在既定的顶板条件下，采场合理的支护强度（即顶板压力）取决于对顶板的控制要求，包括防止直接顶破碎、减少煤壁片帮、排除直接顶与老顶离层所导致的动压冲击影响、顶板沿煤壁切落等等。采场煤层与顶板条件不一样，控制要求也不一样。针对具体的采场，控制要求有时可能是多方面的，合理的支护强度必须一一考虑，作为计算合理支护密度的依据。

经计算，工作面实际支护密度1.538根/m2，能够满足支护要求。在实际生产过程中，在放顶排采用走向对柱，所以现支护密度和特殊支护形式是能够满足顶板管理要求的。

5.3 工作面特殊支护

为防止老顶来压时顶板对末排支柱的冲击，加强末排支柱的支撑能力和切顶能力，本工作面采用走向对柱的方式加强支护。即在采空区侧第一排支柱与第二排支柱之间（材料道内）的顶梁下，距采空区侧第一排正规支柱不大于0.3m处。初压期间，靠放顶线一排顶梁下棵棵支设走向对柱；正常回采期间，走向对柱每隔一根顶梁支设一棵。

面内对柱是否满足来压时支撑能力的要求，可根据老顶来压时刻和来压前夕实测支柱承载值的差值来验算，即考虑该差值在放顶排由对柱承担。

即平行于工作面方向，采煤工作面支柱的柱距为0.65m时，在放顶线排每隔3根基本支柱加一棵对柱即可满足要求。所以8801工作面正常回采期间，走向对柱每隔一根顶梁支设一棵，足以满足要求。

在满足基本支护的前提下，考虑到工作面断层较多、顶板不完整等因素的影响，为提高工作面支架的安全性和稳定性，又加设了溜头（尾）循环丛柱和面内丛柱等特殊支护。

荣维俊（1980—），男，毕业于安徽淮北煤炭师范大学，现就职于肥城矿业集团单县能源公司。