三软煤层支护断面的优化研究

王飞

（河南永华能源有限公司嵩山煤矿，河南 偃师 471900）

三软煤层支护断面的优化研究

王飞

（河南永华能源有限公司嵩山煤矿，河南 偃师 471900）

目前，三软煤层支护强度大的问题，一直是困扰煤矿生产和安全的重大难题。永华能源有限公司嵩山煤矿在2103综采工作面上顺槽3#段进行了支护优化设计，经过长时间的矿压观测分析，本次支护优化设计解决了三软煤层短时间内返修率高的问题。

三软煤层；煤层倾角；U36钢棚支架

河南永华能源有限公司位于河南省偃师市境内，主要开采的煤田为偃龙煤田。井下主采煤层二1煤属典型的三软煤层。二1煤层，煤（岩）层为单一缓倾斜构造，近东西走向，倾向北，倾角10°～20°，平均15°。由于2103上顺槽3#段在掘进过程中受采动影响较大，巷道压力较为显著，返修率高的问题一直在困扰着巷道的施工。为了解决支护难度大、返修率高的问题，公司决定在我矿2103综采工作面上顺槽3#段进行支护设计优化改造。实践证明，支护优化设计改造后，巷道明显变形较慢，返修率大大降低。

1　支护优化设计分析

1.1支护优化前后对比

1.1.1对比分析

2103上顺槽3#段支护断面优化前后不变，支护断面形状仍为梯形半圆拱断。在原有巷道支护的基础上增大了巷道的面积，巷道可变形量得到了充分的保证。另外，此次优化变更后，增加了双点柱支护内容，使巷道的抗压力得到了保证。

1.1.2优化前支护断面规格及参数

原断面支护采用U36型钢棚+U36型钢点柱支护，巷道净断面为10.8m2，净宽（拱基线处）4 200 mm，下宽4 400 mm，净高3 000 mm，柱窝深度200 mm，外扎角5°；掘进断面为12.3m2，掘进宽度（起拱线处）4 600 mm，掘进高度3 400 mm，棚距中至中500 mm。支架采用U36型钢加工，支架为4节结构，节与节之间用3副卡缆连接，梁、腿搭接长度为400 mm，顶梁搭接长度为600 mm。支架间用3副简易连接板固定，连接板布置在支架搭接处中部卡缆位置。见图1。

图1　优化前支护断面示意图Fig.1 Schematic diagram of the front supporting section

优化支护后主要采用U36型钢棚+U36型钢点柱支护，支架上部为半圆拱，下部为梯形，半圆拱半径为2 300 mm。巷道设计净宽（起拱线处）4 600 mm，下宽4 880 mm，净高3 500 mm，柱窝深200 mm，内扎角85°，巷道净断面14.1 m2；掘进宽度（起拱线处）5 000 mm，掘进高度3 900 mm，掘进断面积16.95 m2；棚距：500 mm。支架采用U36型钢加工，支架为4节结构，节与节之间用3副卡缆连接，梁、腿搭接长度为400 mm，顶梁搭接长度为600 mm。支架间用3副简易连接板固定，连接板布置在支架搭接处中部卡缆位置。另外，支架采用双点柱加强支护，点柱为两节结构，总长度3 500 mm（搭接长度），点柱打设在巷道支架下距中线各100 mm的位置。

图2　优化后支护断面示意图Fig.2 Schematic diagram of supporting section after optimization

1.2效果分析

2103综采工作面上顺槽3#段支护优化设计后，经过矿压观测试验显示，巷道在开始变形到一定周期后停止变形，基本维持在高2 m，宽2 m左右。缩短了维修的周期，减小了返修率。

中心点柱的应用，改变了巷道架棚规律。在巷道支架下方布置中心点柱，一方面隔离了作业空间，另一方面，改变了圆拱受力均匀的特性。由于拱形支架具有可缩性，在中心点柱的作用下局部仍会出现三角形破坏现象，支架复用率不是太高，从经济角度上看，稍微有些浪费。

此次三软煤层优化设计的成功，迅速地在偃龙煤田推广，它彻底地解决了嵩山煤矿回采巷道支护难度大、返修率高的难题。

［1]孟宪锐，徐永勇，刘环宇.难采煤层的分类标准与定量化研究［J］.煤炭学报，2000，（4）：348-351.

［2]索杰.“三软”煤层煤巷掘进支护技术方案研究［J］.煤炭技术，2007，（10）：73-74.

［3]苑海成.三软煤层掘进支护方法研究［J］.科技促进发展，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

王飞（1990-），男，河南永城人，助理工程师，从事煤矿机械设计研究。