厚煤层综放开采钻孔切顶留巷支护技术研究

＊樊秀志

（煤炭工业太原设计研究院集团有限公司 山西 030001）

引言

随着采矿强度的逐步提高，煤炭资源正在逐渐减少。越来越多的煤炭企业开始寻找绿色采矿途径，通过现代化科学的采煤技术，以延长矿井的寿命，可以进一步提高煤炭资源的采收率，也控制了我国煤炭资源的不合理浪费，保护了矿山资源。因此，实现煤炭的绿色高效开采，是提高开采技术的重要措施。

1.沿空留巷巷内支护数值模拟分析

根据现场矿区的地质条件创建必要的数值模型，模拟巷道的宽度和高度。使所设模型支持参数方案的分析与比较。在比较螺栓支撑直径时，通过数值模拟巷道周围的岩石状况，随着螺栓直径的增加，巷道周围变形的岩石会减少。分离锚杆时，通过比较螺栓间距对巷道支护效果的影响，确定螺栓布置，当螺栓布置不同时，回风通道周围岩石变形。对于不同的螺栓布置，巷道两侧的变化很小，并且巷道周围岩石的变形主要发生在顶板和地面上，布置是通过考虑安全和经济因素来确定的。对于锚索支撑对环境中岩石变形率的影响，应将螺栓支撑参数进行科学合理的设置，根据实际方案设置不同的锚索支撑设置。在锚索的数量不同时返回空气隧道周围的岩石的变形也不同，在没有锚索的情况下巷道的变形相对较大，巷道变形明显减小。在使用2条锚索和3条锚索的情况下，围绕岩石的巷道变形差异很小，因此在确定工作面支撑参数时增加锚索的加固支撑，最终确定在支架工作面上的回风隧道的方法为连接支架。

2.厚煤层综放开采钻孔切顶留巷支护技术应用

(1)在超前压力影响段的应用情况

在厚煤层综放开采支护中，应在综放面使用工字钢支护，如果主轴承压力峰值在工作表面之前约12m，则范围可以达到约32m。因巷道为固体煤，工作面埋入较小深度，必须预先支撑＜20m。

(2)在后方压力影响段的应用情况

在工作面后方，通过监测矿山压力，在工作面后方小于10m的区域内进行巷道临时支撑工作的更换，并且没有动态压力。在机器导轨支撑压力下，往往会发生变形，尤其是底部起伏太大。因此，当第二个刮板输送机在后面时，将转变为工字钢进行支护，然后在采矿边距巷道边缘处放置一根圆柱，这样做的主要目的是获得支撑的效果。钢制支架被用作高级支架更换支架，因此不需要使用其他支架材料。由于在这个阶段会受到动压力的影响，因此有必要正确了解巷道的稳定时间，相关人员还需监控巷道变形压力监测，还需在必要时完成安装工作，并且在巷道变形保持恒定后修复巷道。建议使用形钢梁和工字钢框架之间的单柱隔板，以确保每个钢梁由2根柱支撑，然后工字钢双提升的形式发挥钢梁的作用，沿方向达到连续架设梁的效果。前支撑路径的高度应大于2m，前支撑路径的宽度应小于1m。在卸下工字梁并将其放在后面，主要目的是为巷道重用提供良好的支持。

(3)在采空区隔离的应用情况

在工作面的背面使用固体砌筑填充方法来处理路边支撑，使相关的支护体与巷道的高度相同。填充和距前方距离短存在更多常见问题，并且巷道保护技术和采矿技术之间会存在不同程度的干扰。另外巷道支撑材料还需要达到一定的强度，这对于有效防止变形是有效果的。在实际应用中，对于物料的用料和相关成本要求都比较高。路侧支撑体对高动压因子敏感，并且支撑体容易受到严重损坏。如果不能保证负载能力，将会导致对支撑体的严重损坏，以及使巷道发生变形。通过这些因素，有必要合理运用综放开采钻孔切顶留巷支护技术，根据具体需要选择合适的通风方式，并且还需循序渐进的通风方法[1]。

(4)留巷支护技术应用

结合施工现场的特殊条件，在支架后部保持探索位置的前探梁，在维修之前，在巷道和顶板上处理。如果发现顶板空隙破损问题，需要严格监控顶板。在控制好顶板之后，拆除各个支柱和横梁。在拉棚后扩大顶，并在达到高度要求后应用新棚的安装和加固，并将加固长度调整至3m以上。在加载工字梁之前，有必要将探测梁向前推到一定的长度，并将工字梁放在前探测梁的后面，以加固前探测梁。完成托梁的安装后，使用编织网将其分布在I型托梁之间，并使用柱子进行遮盖[2]。

(5)安全施工对策

①施工准备

在施工工作开始之前，应选择经验丰富的维护人员和技术人员，采取必要的安全预防措施，在矿区工作现场周围准备足够的防护设备，并建立合理的防护工作平台，并且需要保证此工作平台的坚固结实，以支持工作平台的正常运行。在施工准备工作中，还应检查安全防护平台，以及时发现并针对性的解决问题，确保进入施工现场时，所有技术人员和施工人员均应仔细检查施工现场的环境，以及周围环境中是否存在不安全的隐患。在专业人员进行检查之后，在检查过程中需要在支架下使用长钻才能有效，通过合理的检查才能保证操作效率和操作人员安全[3]。

②运输过程中的安全措施

在运输过程中，小型起重机应遵循相关的保险功能，以使用小型起重机进行运输。在使用过程中，如果需要维护，应注意顶板的状况，以防止顶板跌落并造成人员伤害。如果在设备的维护过程中顶板掉落，应尽快采取针对性的适当措施，相关人员应提前准备维修材料，可以根据现场条件使用木材临时支撑，以使顶板得到有效的加固。对于顶板的保护，可防止煤石掉落情况的发生，并减少施工人员的安全威胁。在煤巷塌陷中架设顶板木材的过程中，还需合理检查和控制瓦斯含量，以满足空气质量符合开采的要求。对于区域支架中的活性煤和岩石，需要使用长柄工具切割顶部的活性煤，并且这个过程必须由经验丰富的人员来操作，顶板必须做得符合相关的要求，并且在两侧均应提供支撑[4]。

(6)留巷围岩变形分析

在工作面生产时间期间，采用钻孔和切割的方法来保护巷道，并采用巷道安装网的组合支撑方法，以及电线杆和密集的木桩等。使用巷道加固支护方法可以有效控制巷道周围岩石的变形，根据围岩变形的统计数据分析，沿该层停留期间，表明采石场采取了围岩控制措施，使输送线和顶面剪切钻进方法有效地防止了顶板岩石层的塌陷。在等待期间，运输巷道的围岩变形主要是由于路基的高度所引起，造成这种情况的主要原因是路面上的泥土。矿井工作面中的矿井压力和水参数普遍，岩性较软，受其影响将会造成底板变形严重。采用钻孔剪力顶板结合锚网索、木桩和密集点支护的方法，以获得更好的抓地效果。

(7)巷内支护

高预应力适合在巷道上进行基本支护，沿采空区巷道上的围岩。在坚硬的顶板条件下，沿空巷道顶板的稳定性很好，并且顶板支撑也更容易。原始巷道的总体承载强度很低，因此需要专业人员进行加固支撑。螺栓支架作为一种普遍使用的支架，可以有效地提高围岩的承载力，特别是高强度螺栓支架，有利于围岩的稳定性。小直径高预应力锚索增加了层顶锚固在一起的强度，即锚索的高预应力可防止或减缓顶板的分离和坍塌。根据现场实践，确定应在碳层的侧面加固高强度非纵向螺纹钢螺栓，并应加固顶板锚索，以增加碳层的承载能力，改善顶板的完整性和稳定性。支撑的高强度可以控制沿采空区严重变形的巷道上的加固支撑。随着填充物涌入路边，顶板的悬垂面积增加，围岩的应力变得严峻，沿主干道和巷道两侧的顶板变形很大。上方关键基础屋面板的稳定性决定了周围岩石的变形,巷道上的主要支撑物无法控制巷道的平衡。为了适应采矿过程中由于围岩剧烈运动而产生的动压力，必须在巷道上采用加强支撑，并使车道远离工作面。

(8)巷旁支护

在坚硬的顶板条件下，很难在巷道主体上直接切入基础顶板，必须足够坚固才能直接切入顶板岩石层。这就要求填充墙具有快速的强度增长特性，并且从填充开始到最大强度的增加，必须适合顶板下垂和压力时间。同时，沿采空区分开的道路的使用填充墙，并且还需具有一定程度的收缩性能，以避免在顶板的岩石层旋转和下沉时损坏道路旁的填充墙。必须在不同条件下对顶板施加某些临时支撑，以确保施工人员的安全和足够的操作空间。同时，由于坚硬的顶板，路边填充物难以直接切穿上层顶板，因此考虑在路堤区域增加锚固线以减小填充物壁的压力，并且也有效减少顶板旋转和倒塌。坚硬的岩石层具有高强度和完整性，不会形成裂缝，推进工作面后，顶板面积很大，顶板岩石层不断旋转并下沉以压缩填充壁。当路堤壁的变形接近于过大的值时，它易不稳定并导致道路退化。因此，当靠近填充墙不能切割上顶板时，需要手动顶棚，以避免填充墙的过度变形和支撑功能的丧失。

3.结束语

综上所述，在较厚的煤层中，采用综放开采钻孔切顶留巷支护技术可以确保作业的效果和安全性。因此，有必要弄清并应用实际工程条件和煤岩力学参数条件。此外，在综放开采中，有必要采取相关的安全措施，并确保煤炭采收率。