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1、浅谈小煤矿软岩煤层顶底板管理与安全 摘要：针对软岩煤层顶底板管理上存在的困难，介绍从掘进到回采 所采取的一系列安全技术措施，解决了采掘工作面的顶板管理问题， 确保软岩煤层采掘工作面的安全生产。清水沟煤矿从建井以来由于 区内煤系地层以粘土质为主，遇水极易膨胀，煤层伪顶有较软弱的 含螺类化石粉细砂岩存在，遇水会产生局部流砂，顶底板管理难度 相当大，顶板极易垮落，底鼓相当严重，通过近几年的技术改造， 清水沟煤矿对顶板管理方法进行了改革，改变了管理方法，改变了 原有的支护方式 （改为全圆拱砌碹支护、梯形工字钢支护、梯形抱木 支护），通过改革很大程度上解决了清水沟煤矿的顶板管理上的难题。 但回采工作面仍
2、然采用非正规循环作业，这是不可取的，还需进一 步的对回采工作面支护进行改革。关键词：软岩煤层 掘进巷道 采煤工作面 顶板管理安全 前言：清水沟煤矿生产规模 6万吨/ 年的小煤矿，本煤矿开采的煤 层为单一煤层，属缓倾斜中至厚煤层，煤层倾角一般小于 25，煤 层顶底板地层以粘土质为主，遇水极易膨胀，设计采用走向长壁采 煤法开采煤层。在煤矿建井以来遇到了一些顶板安全管理的技术难题，在小煤矿软岩煤层顶底板管理上积累了一些经验，在保障安全 的前提上很大程度上降低了煤矿投入成本，煤矿效益得到了提高1 概况清水沟煤矿位于保山市羊邑矿区最南端，原为露天开采随着剥采比 越来越大，生产较为困难， 1994年改为井
3、下开采，生产规模 6 万吨/ 年，由于区内煤系地层以粘土质为主，成岩程度差，所以顶板管理 难度大。自 1994 年建井以来在软岩煤层顶板管理上形成了一套成功 的管理经验，现以清水沟煤矿 1554运输平巷及 201 采煤工作面为例 加以论述。2 矿井基本条件1554 运输平巷沿煤层走向开掘，开掘范围地表覆盖第四系松散粘土、 粉质粘土层，其厚度变化较大，厚 0.31.6m，局部更厚，可硬塑 状，强度较低，顶底板岩层总体呈强风化，裂隙较发育，成岩程度 低，为软质岩石。煤层形态有时表现为向斜，有时表现为单斜，有 时又表现为向斜和背斜，但起伏都较小，有 1-2 米小断层。201 采煤工作面地表覆盖第四系
4、松散粘土、粉质粘土层，其厚度变 化较大，厚0.31.6m,局部更厚，可硬塑状，强度较低，为松散 岩组。下伏第三系粘土岩、粉砂质粘土岩呈强风化，裂隙较发育， 成岩程度低，为软质岩石。无大的断裂通过，仅分布小的断层，地 质构造简单。2.2 巷道布置1554 运输平巷水平标高 1554 米，从井底车场沿煤层走向向西布置， 巷道布置在煤层下部，巷道临时支护形式为梯形木支护，要求箱木能满足顶宽2.2m,高度2.2m,底宽3.5m，棚距0.7m,预制砖22米 全圆拱砌碹二次成巷。201 采煤工作面采用倾斜长壁垮落法采煤（一次性采全高）,两巷 沿煤层顷向向下布置,包括开切眼在内,三条巷道跟煤层底板施工, 其
5、支护方式各规格分别为：工作面两巷均为 11 号矿用工字钢梯形棚 支护,规格为棚柱长度要求 2.4 米,梁头长度要求 1.82 米。开切眼 采用木支架支护 （鸭嘴棚支护） 时,一梁两腿为一架,两架并拢为一 抱，且支护时必须采用抱木支护，1m抱，支架规格为1.8 x 2.0m。2.3 工作面装备201采煤工作面运输斜巷采用SGB-320/17B型刮板输送机2台，采 煤工作面采用JDSB-5.5型刮板输送机1台，JH-8型回柱绞车1台3 顶板的管理及采取的措施3.1 顶板事故原因分析我们通过长期的生产实践，对掘进工作面及采煤工作面的顶板事故进行分析，认为导制顶板事故的原因主要分为以下几类。地质构造的
6、原因：由于地层运动过程中，受到水平挤压作用，产生 许多断层、褶曲等。在这些断层褶曲附近， 又产生许多纵横交错的 次生构造，形成裂隙带、破碎带当顶板暴露后，如果顶板支护不及 时、支护质量不好或支护方式不当，这些破碎的岩石就可能冒落， 导致顶板事故发生。动压影响的原因：在超前支承压力特别是周期压力的作用下，顶板 岩石内的原生裂隙破碎带进一步扩展加大，并造成新的裂隙使岩石 更加破碎，诱发冒顶事故。当超前支承压力特别是周期压力超过煤 壁自身强度时，煤壁产生片帮，造成梁端距加大， 致使空顶距加大。这也会诱发冒顶事故。支护不及时的原因：在生产过程中，由于没能及时挂梁、前探梁前 窜不及时、贴帮柱、临时柱支设
7、不及时，致使暴露的顶板得不到及 时支护和控制，造成冒落事故。支护质量不好的原因：支柱支设角度不对，做不到迎山有力；柱窝 深度不够，顶板及两帮没有备实；棚距过大，空顶面积过大；支柱 没有“穿鞋戴帽”造成支柱失效。这些支护质量问题都会诱发冒顶 事故。支护施工不当的原因：施工过程中由于没有严格按技术要求施工， 造成了空顶空帮现象而导制顶板事故的的发生在对顶板管理的过程当中，对施工地点的地质条件不清楚、没能掌 握巷道开掘后围岩的范围及围岩应力分布情况、没有严格按设计要 求施工、没有严格执行作业规程，违章指挥和违章作业等也能导制 顶板事故的发生。3.2 顶板安全管理采取的措施通过对面前冒顶事故的原因分析
8、，在长期实践中我们对防治面前冒 顶事故主要采取以下措施： 加强地质预测预报工作和矿压观测工作，准确掌握工作面前方地质情况和矿山压力分布情况， 及时准确地采取措施加强面前支护， 防止冒顶事故的发生。 及时支设贴帮柱，防止由于煤壁片帮导致梁端面距加大，引起 冒顶。一旦煤壁出现片帮要加设前探木板梁，使顶板及时得到有效 的控制。 加强支护质量管理。木棚、支柱支设要迎山有力，严格按质量 标准架设木棚及支柱，木棚要帮顶要备实，打紧木楔，支柱要“穿 鞋戴帽”，保证支柱支撑有力。 合理选择工作面两巷的断面尺寸和几何形状。支护强度要适当加大， 断面尺寸要适当减小，几何形状要求拱顶尽量平缓。 加强工作面两巷超前支
9、护。在超前支护工作中既要治顶，又要 治底，还要治帮，做到顶底帮综合治理，尽量使巷道不底臌 不片帮、 不失稳、不下沉， 减轻顶板下沉松动。 加大开切眼两端头的支护强度和密度，保证有效支护。 在工作面刮板运输机机头机尾维修、更换和推移过程中，要尽 量少替换支柱，对卸下来的主柱要及时补设，尽量减轻顶板的反复 松动。 工作面布置的设备机窝断面要尽量减小，并保证支护强度和密 度。 十字口和丁字口一定要架抬棚，并且保证支护强度和密度。砌 碹巷道要保证拱成圆形并且拱顶及两帮一定要用料石充填严实，以 保证全圆拱的支护强度。 缩短采煤工作面的长度，由原来的 80 米减至 50 米。3.3 掘进工作面与采煤工作面的支护方式清水沟煤矿掘进工作面大体采用三种支护方式：全圆拱砌碹、梯形木支护、梯形工字钢支护