三软煤层巷道掘进支护实践应用研究

三软不稳定煤层的矿压观测与支护技术探讨王牛李毅男张辛建（义煤集团义络煤业公司，河南洛阳471600）摘要：目前开采三软不稳定煤层的主要方法有：分层开采、一次采全高和放顶煤开采。

分层开采所需设备、开采布局与开采单一煤层基本议。

基于此理论和实践的分析，以及各各法学学者的意义，本文认为在对待水资源这样的公共物品的所有权性质问题上，要有史有据，来对公共物品定性定位，确定其真正的归属问题，才不会因为经济利益，而凌驾于人民利益之上，这种做法显然是行不通的，因为人民利益是一切权利制定的根本利益。

“三软”煤层因采用传统的爆破工艺，掘进巷道成形较差，片帮严重。

在巷道成形时应采用“预留爆破，手镐成形”的方法。

所谓“预留爆破，手镐成形”就是在爆破图表设计时把炮眼布置成倒梯形，上边眼距帮250mm，下边眼距帮800-1000mm，其他边眼在这两个边眼的连线上，边眼间距650mm。

巷道中部向上帮眼150g，辅助眼600g，掏槽眼和底眼750g。

采用这种方法能够减少炮震裂隙，使煤帮整齐稳定，为锚杆支护奠定基础。

2工作面两巷围岩变形特征工作面两巷断面收缩率经过观测，在巷道初次翻修前，围岩移近量上帮达到1019.5 mm，下帮达到932 mm，两帮达到902.8 mm；巷道断面收缩量约 4.44 m2，计算出工作面下顺槽断面收缩率约40﹪。

遵循上述原则而设置的权利，不得妨碍公共物品正常实现公共利益，意定权利不得优于法定权利，如一般许可取水权不得优于沿岸取水权。

如此，该所有权的行使规则应当是：首先满足公共利益的需要，符合国家和社会总体长远发展的需要；其次作为所有权人不仅有权利行使的过程中要时刻保证人民利益和公共利益是第一位的，离开了这个利益，显然所做的一切行使权利是没有根本之基的，因为这种权利不是外界的，而是内部本身存在的一种所有权，要确保人民的基本生活需要。

(2)在行使所有权时不能侵犯和危及到人民利益和公共利益，当受到侵犯后水行政主管部门要及时地进行调整，对人民造成的损失要及时地按照规章制度来赔偿。

“三软”煤层巷道掘进常见问题治理浅析煤矿开采是我国能源产业的重要组成部分，而煤层巷道掘进是煤矿生产中的关键环节。

在煤矿巷道掘进中，由于煤层特性及巷道开挖工艺所致，常常会遇到一些“三软”问题，即煤软、岩软、水软问题。

面对这些常见问题，矿山工程技术人员需要对其进行深入分析，采取合理的治理措施，以保证矿井的安全高效运营。

下面将对“三软”煤层巷道掘进常见问题的治理进行浅析。

一、“三软”问题的定义及影响1.煤软：煤层软弱易塌陷，煤粉易飞扬。

2.岩软：围岩岩体构造疏松，岩体稳定性差。

3.水软：煤层底板及顶板水分含量高，易发生水害。

这些“三软”问题的存在会严重影响煤矿巷道掘进的安全和效率。

煤软问题容易引发煤与岩体相互混合，煤尘飞扬造成安全隐患，煤层顶板易发生垮落等事故；岩软问题则容易导致巷道支护结构失稳，巷道变形严重，影响巷道使用寿命；水软问题会导致巷道内积水，给巷道施工和矿井生产带来一定困难。

二、“三软”问题的治理措施1.煤软问题的治理煤软问题常见的治理措施包括煤壁加固、煤尘防治、通风降尘等。

在巷道掘进过程中，对煤壁进行加固处理是非常重要的一环，可以采用喷浆加固、锚杆加固、钢丝网加固等方式，增强煤壁的稳定性，减少煤层崩塌事故的发生。

对煤尘的防治也是十分重要的，可以通过喷淋、封闭边露等方式控制煤尘的扩散，保障工人的健康。

在通风方面，合理设计通风系统，及时清除巷道内的煤尘，降低煤尘浓度，是重要的煤软治理措施。

2.岩软问题的治理岩软问题的治理措施主要包括支护加固、岩体巩固、巷道预支护等。

在巷道掘进过程中，对弱软的岩体进行支护加固是非常必要的，可以采用锚杆锚网、钢丝网片喷锚、注浆加固等方法，增强围岩的稳定性，延长巷道的使用寿命。

对岩体进行巩固也是重要的一环，可以采用注浆加固、爆破加固等方式，提高岩体的抗压抗拉能力。

在巷道预支护方面，可以在巷道开挖前先进行局部支护，减少岩层垮塌对巷道的影响，保障巷道的安全稳定。

3.水软问题的治理水软问题的治理措施主要包括排水、防渗、封闭边露等。

“三软”煤层巷道掘进常见问题治理浅析煤炭是我国最重要的能源资源之一，而煤炭开采中的煤层巷道掘进也是非常重要的环节。

随着煤炭工业的发展，煤层巷道掘进中会出现各种问题，其中“三软”问题尤为突出。

本文将从“三软”问题的定义、常见问题及治理方法等方面进行浅析，以期为煤层巷道掘进中问题的治理提供一些参考。

一、“三软”问题的定义“三软”是指煤层巷道掘进中所面临的地质条件，主要包括煤层软、顶板软、底板软三个方面。

煤层软是指煤层易塌、易润、易裂等特性，顶板软是指煤层顶板易塌、易垮、易滑等特性，底板软是指煤层底板易塌、易润、易滑等特性。

这三个方面的软弱地质条件，是煤层巷道掘进中常见的难题，也是导致事故和延误的主要原因之一。

二、常见问题及治理方法1. 煤层软煤层软是指煤层的物理性质较差，易塌易润易裂，给巷道掘进工作带来极大的困难。

面对煤层软的问题，我们可以采取加固措施、优化支护结构、加强管理和监测等方法进行治理。

采用加固材料来对煤层进行加固，设置支柱、梁等支护结构来增强巷道的稳定性，加强管理和监测手段来及时发现并处理煤层软的问题。

2. 顶板软顶板软是指煤层巷道掘进中容易出现的塌方、垮方、滑动等问题，给工作安全带来严重威胁。

为了治理顶板软的问题，我们可以采取综合支护、局部支护、减小开采断面等方法。

采用钢丝网、锚杆等综合支护措施来增强顶板的支撑能力，采用短工作面、局部控制开采等方式来减小对顶板的影响，从而有效治理顶板软的问题。

3. 底板软底板软是指煤层巷道掘进中易出现的塌方、润滑、滑动等问题，也是常见的难题之一。

为了治理底板软的问题，我们可以采取改善底板条件、提高支护强度、增强巷道稳定性等方法。

对底板进行加固、排水、防渗等工程措施来改善底板条件，对支护结构进行优化设计、提高强度和稳定性，加强巷道的管理和监测等措施，来治理底板软的问题。

三、结语“三软”煤层巷道掘进常见问题的治理需要综合运用各种技术手段和管理措施，既要保障工作的安全和效率，又要兼顾资源的节约和环境的保护。

一、公司简介火烧铺煤矿位于贵州省盘州市火铺镇境内，始建于1966年，1971年正式投产，为平硐、斜井联合开拓，煤矿井田面积26.47km²，已探明煤炭储量50781.36万吨，可动用煤炭储量7330.04万吨，现年生产能力达到285万吨，是贵州盘江精煤股份有限公司主产煤矿之一。

近年来，随着开采深度的不断增加，地质复杂、断层多等问题给煤矿安全高效生产带来了极大挑战。

对此，火烧铺煤矿坚持创新发展，坚定不移走机械化、自动化、信息化、智能化的高质量发展道路，通过引进智能设备、优化系统，加快推进生产模式由原来的“傻、大、黑”向“高、新、尖”转变。

2022年，煤矿成功引进应用了大功率采煤机、重型掘进机、大功率钻机、单轨吊、巷修机、清仓机、永磁电动滚筒、泥煤深度分选等一系列新技术、新装备、新工艺，大大提高了生产效率和安全保障能力。

2022年全年生产原煤230.96万吨，同比增长10%，有力支持了地方经济高质量发展。

二、实施背景一直以来，三软煤层（软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层）开采都是制约煤矿安全生产、高质量发展的重大难题。

目前，火烧铺矿主采的17#煤层就是典型的三软煤层，具有煤层松软破碎，结构复杂，夹矸及煤层厚度变化大、煤层倾角大的特点，且还属于突出煤层。

17#煤层储量丰富，现有地质储量为4644万吨，占全矿井现有地质储量（41732.75万吨）的11.1%。

同时，17#煤层的煤质好，采出的原煤内在灰份15%~19%，挥发份为28%，含硫量低（0.28%），高位发热量为20.3MJ/kg，低位发热量为25.2MJ/kg，只需将灰份降低，就能达到用户要求。

然而，正是由于三软煤层特性，使得火烧铺矿17#煤层开采进展受到了严重影响。

火烧铺矿17#煤层13174工作面采用的是ZY3800/15/33型支架，回采过程中容易出现支架压架、咬架、支架移架困难等情况，导致工作面月平均推进度仅40m左右，不仅严重降低了工作面的回采速度，还存在巨大的安全隐患。

掘进巷道支护的优化改进摘要:安林煤业有限公司巷道断层多,地质构造复杂,支护困难,返修率高,为解决以上问题,经过研究,除采取变更支护工艺外,还在优化支护上进行科研,以此来达到加固围岩、降低失修率的作用。

关键词:掘进支护优化我公司所采煤层为二迭纪山西组二1煤层,煤层为三软煤层。

巷道掘进直接顶板以砂质泥岩为主,厚度0.71m～12.60m,平均5.06m,煤种属于贫煤无烟煤,由于受井下地质构造带影响,巷道岩性变化大,局部出现断层且复杂,返修率高,为解决以上问题并达到质量标准化和施工现场要求,经过研究,除采取变更支护工艺外,还在优化支护上进行科研,以此来达到加固围岩、降低失修率的作用。

卡缆是U型钢支架的连接件,其结构和力学性能决定着支架工作阻力的大小、型钢的滑移难易程度、支架变形损坏情况以及支架的复用率等重要问题。

国内目前使用效果比较好的是双槽夹板式卡缆,但由于材料质量较差和加工质量不高,卡缆的工作阻力仍然不高。

在U 型钢棚式支护中,型钢连接处一直是易变形易损坏的薄弱点。

U型钢支架采用双槽夹板式卡缆作为连接件,每个搭接处采用三付卡缆,分别布置在搭接处的两端及中间位置。

卡缆材质为普通钢材且成型后未经任何热处理。

采用了此U型钢进行棚式支护后,在围岩压力作用下巷道很快就发生了严重变形,且变形均先发生在型钢的连接处。

很明显这现象表明现有卡缆的工作阻力不足影响了支架工作阻力的发挥,导致了巷道的失稳。

1 型钢连接处破坏分析1.1 型钢连接处的破坏形式通过在井下仔细观察,发现型钢连接处有如下几类破坏特征。

(1)由于顶部压力大,顶梁向下滑移过程中促使下部卡缆螺杆拉断,顶梁与棚腿之间出现张嘴叉开。

(2)顶梁和柱体发生相对滑移,顶梁与柱体接触处下部张嘴叉开后推动下部卡缆向上滑移。

(3)两个卡缆滑到一起后,棚腿上端上卡缆以上部位局部承载,由于应力集中使棚腿上端裂开。

1.2 破坏原因分析当连接件锁紧以后,可缩性支架节间连接段的型钢受到压紧,产生预紧力。

“三软”煤层巷道掘进常见问题治理浅析1. 引言1.1 背景介绍煤层气的开发与利用已成为我国能源领域重要的发展方向之一。

由于我国大部分煤层储层都处于“三软”状态，即煤体软、顶板软、底板软，在煤层巷道掘进过程中往往会遇到一系列问题，如顶板易塌、瓦斯涌出等。

为了有效治理这些问题，保障煤层巷道的安全和稳定，需要采取相应的措施和技术改进。

背景介绍中，将对“三软”煤层的特点进行详细阐述，解释为什么“三软”煤层容易引起问题，探讨其与煤层气开发的关系。

还会介绍目前煤矿巷道掘进中存在的常见问题，如巷道顶板塌方、底板下沉等，以及这些问题可能带来的危害和影响。

通过对背景介绍的分析，我们将更好地理解“三软”煤层巷道掘进中常见问题的发生原因，为后续的内容铺垫，为研究目的的实现提供基础。

本文也将探讨如何通过治理措施和技术改进来解决这些问题，为煤层气开发提供更加安全、高效的工作环境。

1.2 研究目的本文主要旨在对“三软”煤层巷道掘进常见问题进行深入分析和探讨，总结不同问题的治理方法和技术改进，以期为相关领域的研究和工程实践提供参考和借鉴。

通过研究煤层软化、润湿、膨胀等特点，分析其对巷道掘进工程的影响和挑战，探讨在实际工程中常见的问题如片裂、涌水、冒顶等原因及治理措施，并探讨巷道掘进的技术改进方向和未来应用前景。

通过本文的研究，旨在为提高“三软”煤层巷道掘进工程的安全性、效率性和可持续性，促进相关技术发展和应用推广，为我国煤矿安全生产和资源开发做出积极贡献。

2. 正文2.1 三软煤层特点三软煤层是指煤层具有软、薄、细的特点，主要包括软质、软弱和软化三个方面。

1. 软质：三软煤层的煤质特点主要表现为含水量高、煤质软、粘性强。

由于含水量高，煤层中的水分对岩石的胶结作用减弱，容易发生软化现象。

而且含水率过高还容易引起煤层的不稳定性，导致坍塌和塌方等安全问题。

2. 软弱：三软煤层通常强度低、韧性差、易破碎，矿层的强度不高，没有足够的自支撑能力。

收稿日期：2012－04－16作者简介：闫天柱（1973—），男，吉林农安人，工程师，1997年毕业于黑龙江矿业学院，长期从事煤矿安全技术工作。

宿驾窑煤矿三软煤层巷道支护技术实践闫天柱1，2，张杰2（1．洛阳市煤炭矿山救护队，河南洛阳471000；2．洛阳市煤炭工业局，河南洛阳471000）摘要：为了有效解决三软煤层巷道支护变形严重、巷道底鼓、返修率高等问题，宿驾窑煤矿采用比较法在下山巷道先后采用多种支护方式进行实践，提出了利用圆形巷道U 型钢可缩性支架配合钻孔松帮卸压的方法解决该矿三软煤层支护难题。

实践表明，该方法应用效果良好，达到了预期目的。

关键词：三软煤层；圆形巷道；U 型钢可缩性支架；钻孔松帮卸压中图分类号：TD353文献标志码：B文章编号：1003－0506（2012）08－0069－02三软煤层巷道支护变形严重、返修率高等问题一直困扰着河南偃龙煤田范围内的煤矿企业，多数矿井的大巷、下山，甚至采煤工作面回采巷道不得不布置在煤层底板L 7灰岩中。

虽然巷道维护成本下降，但巷道掘进投资巨大，而且巷道距离底板含水层较近，防治水问题又成了矿井安全生产的重大隐患，防治水投资也使煤矿企业背负沉重的经济负担。

因此，研究三软煤层巷道合理的支护方式，对煤矿企业搞好安全生产、提高经济效益意义重大。

1工程概况宿驾窑煤矿井田位于偃龙煤田西部，距离龙门石窟约10km ，主采二叠系山西组二1煤层，煤层倾角10ʎ 25ʎ，煤层厚0．79 10．76m ，平均厚4．51m ，结构简单，属较稳定型煤层。

煤层埋深200 385m 。

煤层坚固性系数f ＜1。

煤层顶板多为泥岩、砂质泥岩，偶尔为炭质泥岩或细粒砂岩；直接底以细粒砂岩为主。

煤层赋存状态属典型的三软煤层。

宿驾窑煤矿属技术改造矿井，井底车场、大巷等全部布置在岩性较好的煤层底板岩石中，胶带下山和轨道下山上段布置在煤层底板灰岩中，下段布置在煤层中。

下山巷道从上部车场开始，采用直墙半圆拱形，在底板岩石中沿15ʎ坡度向下掘进，上段150m 左右巷道处于煤层底板砂岩之中，岩性较好，硬度较大，巷道采用锚喷支护，基本无任何变形。

简析“三软”煤层的差异化支护1 概述郑煤集团米村煤矿位于郑州矿区西北部，该矿内主要开采的二叠系山西组二1煤，该煤层厚度在0～37.8m之间，不仅厚度变化大，且受滑动地质构造影响，煤层组织疏松，煤层硬度系数f普遍小于0.8，煤层风化后手指滑过煤墙便会落下。

煤层伪顶、直接顶及底板大多为强度较低的炭质泥岩、砂质泥岩、砂质页岩等，属典型的“三软”不稳定煤层。

由于二1煤层赋存极不稳定，煤层厚度变化较大，长期以来我矿工作面煤巷布置普遍采用沿底掘进方式，支护方式一直以支架支护为主，煤巷支护方式由最初的木棚支护、矿工钢棚等刚性支架发展到U型钢可缩性支架。

然而长期的工程实践表明巷道掘出后往往陷入“前掘后修”、“屡修屡坏”的恶性循环，在高应力作用下，“三软”煤层巷道掘出后卸荷迅猛，来压快，巷道变形量、变形速率均很大，围岩位移最大速度达到40mm/d以上，10～15d后巷道断面收缩率达可达30%左右。

如何解决支架损坏严重、巷道迅猛的变形的状况，成为工程技术人员研究的课题。

2 “三软”煤巷失稳机理分析巷道围岩岩性、围岩应力及支护方式是影响巷道围岩稳定性的三大要素。

结合米村矿“三软”煤层赋存条件及现有巷道支护方式，造成“三软”煤巷失稳破坏原因主要有以下两个方面：2.1 煤层强度低、巷道围岩压力大测试结果表明，米村矿二1煤层极为松软，煤层强度普遍小于8MPa，风化后甚至不足1MPa。

开采深度超过300m。

若巷道埋深为300m时，上覆岩层平均密度按2500kg/m3计算，则理论上巷道所处铅垂应力约7.4MPa。

且大量实测结果表明，构造应力和采动应力往往数倍于原岩应力，若应力集中系数取 2.0，则巷道围岩铅垂应力水平接近15MPa，远远超过煤体自身抗压强度，极易在高应力作用下产生塑性流变。

同时，由于二1煤层赋存极不稳定，煤层厚度变化较大，煤巷沿底掘进时，巷道全断面处于二1煤层中，虽然二1煤层顶、底板均为强度不高的砂质泥岩或泥岩，但其单轴抗压强度也基本上是二1煤层的数倍，这样在空间上就形成了“强—弱—强”的结构，支承压力由顶板向底板传递过程中，松软易流变的二1煤层像面团一样向巷道内鼓出，普通金属支架难以适应如此强烈的剪胀变形，加之现有支架抗侧压能力差，导致大量支架出现失稳、破坏。