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联合支护在掘进巷道穿煤层和松、软岩层中的应用【摘要】正阳煤矿掘进巷道穿煤层和松软岩层时使用锚杆+金属丝网+w型钢带+锚索联合支护的支护方式。
文章分析了联合支护的支护原理和技术经济效果，通过理论验算和应用效果证明其可行性。
【关键词】掘进巷道；软岩；锚网索联合支护0.前言在煤矿的全岩上、下山或平巷掘进过程中，经常要穿过煤层或靠近断层带的软弱岩层。
而它们的共同特点是结构疏松、容积小、孔隙率大、强度低、易产生变形等，具有松、软的特点：如果巷道在穿过这些松、软岩层时不采取专门措施进行支护会产生侧向剪切破坏，给安全生产带来极大的不变。
根据各地松软岩层性质的不同，所采取的措施也不同。
目前国内各矿采用的支护中有代表性的有：料石砌碹、u型钢可缩性支架，棚式支架、锚喷支护、锚喷与砌碹联合支护、锚喷与u型钢可缩性支架联合支护等。
分析上述几种支护形式可知，料石砌碹、u型钢可缩性支架、棚式支架等属于被动支护，易发生变形或受围岩条件所限而使支护效果不理想，再加上成本高、速度慢不易全面推广。
锚喷支护虽是主动支护，但其对巷道围岩要求更高，只适合部分巷道。
新兴煤矿在一采浅部27#，29#层的穿煤层，软、弱岩层掘进过程中采用了用高强度树脂锚杆+金属丝网+w型钢带+锚索联合支护的新技术，经过几年来的实践，获得了成功并取得良好的效果。
1.穿煤层或软、弱岩层锚杆支护的确定1.1概述一采27#运输道净宽2.8m，净高2.4m，为矩型断面，净断面积6.72m2，坡度-22°，需穿过29#层煤到27#层。
29#煤厚3.0m，煤层平均倾角8°顶板为0.2-1.0m的煤和煤页岩互层，经计算27#运输道顶板为软岩的穿煤层巷道汁20m。
1.2支护参数的选择根据实践论证和多年来的经验，选用?准18mm的无纵筋左旋螺纹钢锚杆，锚杆间、排距为800mm× 800mm，配金属丝网和w型钢带(以防止破碎顶板冒落)，同时采用1860mpa级低松弛钢绞线作为锚索，排、间距为2000mm× 2000mm(以防止锚杆打不到稳定岩层)，进行支护顶板，见图1。
BUILDING & TRAFFIC | 建筑交通I极松软大倾角厚煤层沿底掘进工艺研究与实践王建华(淮北矿业股份有限公司神源煤化工公司，安徽淮北235000)摘要：综采放顶煤工作面巷道在松、散、软煤顶下沿底板掘进支护工艺研究及技术攻关是淮北矿业集团公司“323”短板最难 攻克的难题。
神源煤化工公司煤层賦存较稳定，但四采区中组煤由于岩浆岩侵入穿插，使煤层结构复杂化，煤层原生结构较 复杂，煤层极松软、大倾角、稍碰即碎，巷道在煤顶下施工支护难度大，通过不断研究与实践，形成了一套极松软大倾角厚 煤层沿底掘进工艺技术体系。
关键词：极松软：大倾角；沿底掘进 文献标识码:A中图分类号:TD353文章编号：20964137 (2020) 06-91-02 D0l：10.13535/ki.10-1507/n.2020.06.32Research and practice of the excavation technology along the bottom of extremely soft and large-inclinedthick coal seamWANG Jianhua(Shenyuan Coal Chemical Industry Corporation, Huaibei Mining Co., Ltd, Huaibei 235000, China) Abstract:It is the most difficult problem for Huaibei Mining Group Company"323" short board to study and solve the supporting technology of roadway driving along the floor under loose,loose and soft coal roof.Shenyuan Coal Chemical Company's coal seam is relatively stable,but the middle group of coal in the fourth mining area is complicated by the intrusion and penetration of magmatic rocks,which complicates the structure of the coal seam.It is difficult to construct and support under the coal roof.Through continuous research and practice,a set of extremely soft and large-inclined thick coal seams has been developed along the bottom.Keywords:very soft;large inclination;driving along the bottom0引言我国厚煤的储量和产量占我国现有煤层的45%以上，是煤矿实现安全高效开采的主力军。
复合软岩顶板、松软煤层沿空掘巷理论探讨1.前言随着矿井深度的加深、工作面的开采进展以及煤矿安全生产的要求，煤巷掘进面临着越来越严峻的环境和复杂的岩层条件。
而其中复合软岩顶板、松软煤层是煤巷掘进中的重要难点和危险因素，因其属于难掘进、不稳定、易塌方的问题，给矿工的安全生产带来了严重的威胁和难题。
本文就探讨复合软岩顶板、松软煤层沿空掘巷的问题进行理论探讨。
2. 复合软岩顶板的定义复合软岩顶板是指采矿工作面顶部岩石主要为松散破碎、弱化、软化和混合的岩土体，具有一定的稳定性，但与之相结合的煤层、泥岩含有一定的刚性成份，从而导致整个岩层失稳而导致掘进面顶部坍塌的现象。
对于复合软岩顶板的掘进，就要充分考虑岩层结构、物性特征、矿井构造地质和应力条件等多方面因素，以确保工作面的安全生产。
3. 松软煤层的特点松软煤层是指煤层的煤质结构疏松新鲜，组成杂乱，岩层的稳定性不好，劣质夹矸和泥岩的掺杂较多，场地相对复杂，体积饱满，物性特点也与普通固体煤层有很大的不同。
在煤巷掘进过程中，由于挖掘面积、周围岩石的对煤层的包围作用、动态破碎对应力状态的改变等多方面因素的影响，松软煤层易于失稳崩落，给井下人员带来生命安全和煤矿安全生产带来不小的影响和威胁，因此需对掘进过程加以重视和严密的监控。
4. 沿空掘巷的措施4.1 外落支撑法外落支撑法是采用支护承载工作面覆岩的一种方法。
其主要是利用外步板架、锚杆、锚绳等支撑装置，使工作面的覆岩受到外向支承而保护工人的安全。
往往外落支撑法在成本方面较为昂贵，其性价比需要进一步的推敲。
4.2 定向钻孔法定向钻孔法是在岩巷中用定向钻机在工作面上部钻孔，然后利用孔内注浆加固措施减轻岩层压力，起到控制顶板垮落的效果。
适用于钻孔易于成型的松散岩层，安装钻孔属于静力支护系统。
4.3 底板铲平法底板铲平法是指在工作面掘进的同时，加强对地质情况的了解和对场地的观察，对底板不平整、有裂隙等地段进行铲平和支护，以保障工作面的安全正常进行。
复合软岩顶板、软煤层沿空掘巷理论探讨岱庄煤矿位于山东济宁煤田（东区）北部，其主采煤层为3上煤层，平均厚度2.53m，其顶板岩性以粉沙岩为主，次为泥岩。
矿井采用综合机械化一次全高开采的采煤方法；在村庄非压煤区采用长壁工作面布置，在村庄压煤区采用短壁条采工作面布置。
1 矿井煤层地质条件该矿二叠系山西组开采现状3上层煤。
3上主煤层纯煤厚为0～4.99m，矿井平均厚度为2.03m，在可采范围内平均厚度达2.53m；倾角00～120，平均50；该煤层黑色，棕黑色条痕，沥青～弱玻璃光泽，细～中条带状构造，层状结构，内外生裂隙均较发育，结构简单，一般含一层夹石，最多含四层，夹矸岩性以泥岩为主。
2 戴庄矿巷道布置及围岩条件戴庄矿工作面沿煤层顶板布置。
煤层顶板裂隙发育，节理多，为复合顶板。
顶板以粉砂岩为主，次为泥岩、中砂岩和细砂岩，厚0.25m～30.59m，平均4.07m，局部见泥岩或粉砂岩尾顶一层，厚0.20一0.53m。
抗压强度：粉砂岩33.1～64.5MPa，中砂岩60～114. 9MPa，平均79.6MPa；泥岩44.8～55.5MPa，平均50.2MPa，底板以粉砂岩为主，次为泥岩，厚0.54～15.46m，平均2.88m，偶见泥岩底，0.22～0.50m，抗压强度44.8～55.5MPa。
顶板围岩抗压强度较低，属于不稳定岩层。
3 1301上坡岩压观测数据分析1301上壁东侧和采矿结束1301工作面相距10m,西侧与隔有庄头支断层的1305工作面相邻。
工作面支护方式：锚网索联合支护。
顶部支护：采用Φ18mm无纵向钢筋的全螺纹钢树脂锚，长2300mm，锚杆间排距800×800mm，每排锚杆为5根，每孔用药卷CK2350二块，金属网规格为3700 x 950mm，钢梯规格为3700 x 60mm。
两帮支护：Φ18mm无纵向钢筋的全螺纹钢树脂锚，长1500mm，锚杆间排距1000×1200mm，每排锚杆为2根，每孔用药卷CK2350一块，金属网采用1500×130mm，钢梯采用1500×60mm。
厚煤层沿底掘进巷道支护优化技术研究一、引言厚煤层是煤炭资源储量较大的一种煤层类型，其开采面临着很大的工程技术难题，其中之一就是沿底掘进巷道支护技术。
传统的巷道支护方式存在着效果不佳、工程量大、成本高等问题，因此研究厚煤层沿底掘进巷道支护的优化技术具有重要的理论和实践意义。
二、优化技术研究内容1.厚煤层沿底掘进巷道支护实际工况分析对厚煤层沿底掘进巷道的实际工况进行详细测量和分析，包括巷道的地质构造、煤层厚度、巷道顶部和底部岩层特征、岩层应力分布等，为支护方案制定提供准确的基础数据。
2.巷道支护结构优化设计根据实际工况分析结果，结合巷道的设计要求，采用优化设计方法，选取合适的支护材料和结构形式，使巷道支护结构的稳定性和安全性能得到提高。
3.巷道底鼓现象的防治4.支护材料的选取与应用针对厚煤层巷道的特点，选择适合的支护材料进行研究。
例如，通过试验研究选择适当的锚杆和锚索材料，提高巷道支护的稳定性和承载能力。
5.支护施工工艺优化对厚煤层沿底掘进巷道的支护施工工艺进行优化研究，包括施工序列、施工方法和工艺技术等方面。
优化施工工艺能够提高支护施工效率，减少施工过程中的人员伤害和设备损坏。
三、研究方法1.现场调查与实测对厚煤层沿底掘进巷道进行详细的现场调查与实测，获取准确的数据和工况信息。
包括地质勘探、矿山测量、应力测量等方面的工作。
2.数值模拟方法采用数值模拟方法进行巷道支护的优化设计。
通过建立巷道和支护结构的数值模型，模拟巷道开挖和支护过程，分析和评估不同支护方案的稳定性和安全性能。
3.实验室试验在实验室中进行支护材料的性能测试和巷道支护的模型试验，获取相应的实验数据和参数，为优化设计和施工提供参考依据。
四、研究成果与应用前景通过以上研究，可以优化厚煤层沿底掘进巷道的支护方案，提高巷道的稳定性和安全性，减少事故发生的概率。
研究成果可以为煤矿企业的生产经营提供技术支持，降低生产成本，提高经济效益。
此外，优化技术的研究成果还可以应用于其他类型的矿山巷道支护工程，具有广泛的应用前景。
松软厚煤层综放沿空巷道支护技术数值研究及应用
张玉国;边亚东;祝彦知
【期刊名称】《中原工学院学报》
【年(卷),期】2007(018)004
【摘要】针对松软破碎厚煤层综放沿空巷道围岩变形破坏特征,建立沿空巷道原始围岩结构计算模型,模拟计算各种不同支护设计方案,优化支护参数,选定安全经济的支护方案.数值计算和现场工业性试验表明,U型钢支架壁后充填技术(顶部充填)能够满足工程要求.
【总页数】5页(P44-48)
【作者】张玉国;边亚东;祝彦知
【作者单位】中原工学院,郑州,450007;中原工学院,郑州,450007;中原工学院,郑州,450007
【正文语种】中文
【中图分类】TU457;TD353
【相关文献】
1.松软特厚煤层综放掘进工作面切眼支护技术研究 [J], 赵万强
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3.厚煤层综放沿空巷道支护方案优化 [J], 王文才;李金刚;孙强
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in，当代化工研究丄U Z r Modem Chentiail盘的e<w*cA技术应用与研究2021•12“三软”煤层、复合顶板下沿空掘巷锚索网支撑保护技术应用*张志伟(山西省节能中心有限公司山西030045)摘耍：“三软”煤层这一现象在煤矿公司企业的挖掘的过程里面总是会遇到，因为这样的煤层，属于是在裂隙的发育，并且这种煤层所处的地理环境组成特别的繁杂，“三软煤层”指的是软弱煤层，即顶板岩层、软主煤层，和底板岩层.所以施工的人员在沿空掘巷施工的操作餉过程里面，施工人员要十分的小心谨慎，本篇文章的主要研究内容就是煤矿开采过程中的支撑保护技术和工艺.关键词：“三软”煤层；复合顶板；沿空拡巷；锚网索；施工中国分类•号：TD353文献标识码：AApplication of Anchor Cable Net Support and Protection Technology in Gob-side Entry Tunneling under"Three Soft"Coal Seam and Composite RoofZhang Zhiwei(Shanxi Energy Conservation Center Co.,Ltd.,Shanxi,030045)Abstractz In the p rocess ofmining companies and enterprises in coal mines,the p henomenon of"three soft"coal seams is always encountered. Because this kind,of c oal seam belongs to the development of f issures,and the geographical environment of this kind of c ocd seam is particularly complicated."Three soft coal seams"mainly include roof s trata,soft main coal seams andfloor strata which are all weak coal seams.Therefore,in the process of g ob-side entry tunneling,the construction personnel should be very careful.Therefore,this article will explore the specific supporting and protecting construction technology.Key words:"three soft"coal seamsi composite roof\roadway tunneling along goqfi anchor net rope；construct支撑保护设计锚杆支撑保护的方式，可以做到加固周围岩层的表面的效果，所以对于“三软”岩层造成了很大的压力，从而能够使得被锚杆加固的岩层组，变成了一个能够承载的结构层面，同时还做到了，改良位置处于煤矿岩层的下方部位的受力的状况，从而可以，很有效果的做到，拔升这里的岩层的承受能力。
煤矿软岩巷道支护及快速掘进技术研究摘要：本文对煤巷常见快速掘进技术进行探讨，并逐一分析其工作原理、应用局限及发展前景，最后研究探讨了影响煤巷快速掘进的制约因素，并提出针对性解决措施。
关键词：煤矿；快速挖掘技术；一、煤巷快速掘进技术发展现状(一)连续掘进机与独立锚杆钻车配套进行多巷掘进在此工艺中，掘进作业主要靠掘进机完成，支护作业主要由锚杆钻车完成，两者不断交替施工掘进巷道。
在实施掘进作业时, 掘进机把初始巷道掘进任务完成后,为使掘进机连续作用，掘进机需向下一巷道转移继续掘进，这时，所用锚杆钻车应进入初始巷道实施支护。
由于该工艺需掘进机与锚杆钻车交替施工，因此存在一定局限性:①掘进巷道应为多巷道;②需在巷道间反复调动掘进机，必然会影响掘进机实际工作效率;③掘进机截深以及支护顶板稳定性两者都会限制此工艺，该工艺适用面窄;④巷道多，需投资成本高，难度较大。
(二)掘锚机组掘进工艺将掘进机与锚杆钻机组装成一体，组成掘锚机组，这样，仅用一台设备就能独立完成采掘工作。
该工艺实现了掘进和支护的一体化，可以单巷连续快速掘进，加上落煤、装煤及支护的同时推进，较大提高了掘进速度。
但这种工艺也有其局限性:①机组结构复杂、组装困难、程序繁琐、价格昂贵;②机组隔振效果差，对于较硬煤层，当落煤产生较大振动时，其锚杆钻机的支护效果将受到较大影响;③掘进时顶板与上层煤岩之间要保持1.6m~ 2m的距离，因此，该工艺对顶板的稳定性提出了更高的要求。
（三）大断面煤巷下连续掘进机的高效掘进在掘进大断面煤巷时，应用最多的掘进技术为连续掘进机快速掘进。
由于连续掘进机可实现自身独立采掘、装载煤炭，并且可同时推进掘进作业与支护作业，其实际掘进效率与其他掘进方式相比相对较高，借助它可有效提高煤巷综掘能力。
在掘进巷道的过程中，钻车与掘进机可交错施工，当利用掘进机采掘与装运煤炭时，可用钻车来支护回风巷中的巷道顶板；当掘进机进行完一次采掘后，应让钻车与掘进机行位置互换，使两者平行施工。
松软厚煤层复合支护沿底快速掘进应用研究
【摘要】松软厚煤层沿底掘进巷道在施工过程中存在顶煤易片漏，支护困难；因煤层倾角变化或巷道施工层位要求，需适当破煤层底板，施工难度大等影响生产。
针对上述情况，采用架U型棚支护并采取超前锚杆护顶、低压煤层注水及喷注浆措施，有效的解决了顶煤松软片漏问题；采用综掘机施工，破煤层底板相对容易；合理的调整劳动组织，采取多工序平行作业，提高了掘进工效。
【关键词】松软厚煤层；复合支护；沿底；快速掘进
0 前言
松软厚煤层考虑放顶煤需要，在掘进过程中采用沿底架棚施工。
巷道在掘进过程中存在顶煤管理、破煤层底板、架棚劳动强度大等困难，现场的安全管理及单进水平的提高受到很大程度的影响。
综合考虑各项影响因素，积极研究对策，寻求快速掘进的综合技术，是提高巷道单进的重要途径，有必要进行研究和推广。
1 概况
新集二矿13-1煤为主要可采煤层之一，-550m标高以上煤层倾角10°～30°，煤层厚度较稳定，煤厚 4.5-11.0m，适合采用炮采悬移支架放顶煤回采。
111300风巷设计长度1166m，位于新集二矿1113采区，工作面标高-326.9m～-375.9m，煤层倾角10°～25°，平均煤层倾角15°，煤层厚度1.9～15.3m，平均厚度7.4m，煤层松散易漏冒。
工作面直接顶为薄层煤与泥岩、砂质泥岩呈互层状组合而成，层理发育，岩层松软，稳定性差，易冒落；直接底为砂质泥岩，单向抗压强度30.7～46.8 MPa，平均约39.8 MPa。
巷道采用架U型棚喷、注浆复合支护，巷道规格为净宽×净高=3.8m×3.18m。
2 复合支护
2.1 顶煤控制
2.1.1 超前锚杆支护
111300风巷采用架29U型棚支护，针对13-1煤复合型煤岩互层顶板难管理等特点，掘进过程中在迎头棚梁上方以仰角大于巷道坡度10°～15°施工超前锚杆控制顶煤，超前锚杆规格为Φ20×2500mm，间距300mm（可根据顶煤松软片漏情况适当调整），控制下一循环施工区段顶煤，有效的控制了顶、帮煤层片漏。
2.1.2 煤层低压慢速注水
每小班在巷道顶板向下0.5m、距中线1m施工两个超前煤层注水钻孔，钻孔深度6m，分别位于中线两侧，与巷道中线夹角15°，仰角比巷道坡度大15°～20°，
注水钻孔保持1m的超前距，注水压力控制在0.2Mpa左右，并保证足够的注水时间。
通过煤层低压慢速注水，慢慢浸润透煤体，一方面增加煤层的粘结度，有利于顶煤管理，另一方面因注水增加煤体透气性，煤层瓦斯得到提前释放，为掘进期间减少安全威胁，再者因水湿润煤体，降低了工作面的煤（岩）尘浓度，优化了工作环境。
另经过以上措施的实施，巷道掘进过程中高冒点个数显著减少。
2.2 巷道支护优化设计
传统的松软厚煤层沿底施工回采巷道采用矿用12#工字钢架梯形棚支护，巷道规格一般为：净宽×净高=3.6m×2.8m。
因13-1煤为厚煤层开采，且煤层松软易片等特点，巷道支护后矿压显现明显，出现棚梁弯曲下沉、棚腿变形严重等现象，造成后期工作面回采时巷道安全空间不足、超前支护工作量大。
经过优化对比，根据煤层自身特性，选取29U型钢棚支护，斜腿拱形断面，断面规格：净宽×净高=3.8m×3.18m。
通过提升支护材料的抗压强度，改变巷道断面形状，扩大巷道断面尺寸，巷道支护强度得以提高，支护效果改变明显，同时保证了巷道在使用期内的足够安全空间。
2.3 喷注浆加强支护
13-1煤为厚煤层，煤层瓦斯含量大，随着巷道的掘进，瓦斯涌出量不断增加，为加强现场一通三防管理，对巷道全断面煤体喷浆封闭。
另外由于111300工作面煤层倾角最大达25°，风巷在掘进过程中上帮煤层易片漏，增加瓦斯管理难度，针对这一现象，风巷在掘进过程中对巷道顶部及两肩窝处进行注浆加固，填实U 型棚与煤体之间的空隙，并将煤体与巷道材料联接为一个整体，从而以复合型支护达到提高巷道整体支护效果的目的。
3 沿底快速掘进技术
3.1 优化系统
巷道施工过程中，对通风、运输、出货等系统不断优化。
大功率先进设备的投入，减轻职工的劳动强度，提高劳动效率，更重要的是规避了安全隐患点，提高巷道掘进的安全系数。
初期风巷出货系统为111300风巷刮板机经1113采区出煤上山刮板机（两部）至溜煤眼，后经出货系统改造，将刮板机全部换成皮带机，出货量得以增加，出货系统稳定性得以提升，并且每班节省1名运输机司机。
由于风巷设计长度为1166m，施工进度加快的同时打运支护材料的工作量也随之增加，因而在风巷安装一部JWB-55BJ型无级绳绞车，直接将材料打运至距迎头50m处，减少打运环节，同时也避免调度绞车打运材料带来的人员浪费问题，以更多的人员保证迎头正常施工。
1113采区出煤上山上段长度300m，巷道坡度15°，安装一部行人助力装置，
减轻职工的体力消耗。
3.2 采用综掘机破矸
为控制好巷道层位，巷道下帮跟煤层底板掘进，施工过程中上帮破底高度达1.9m，人工掘进劳动强度大，未上综掘机之前，每小班只能组织一个循环，日进尺约3～4m，月度进尺约110m，进度缓慢。
炮掘受施工工序影响，打眼、装药、放炮时间长，且放炮震动，易造成顶、帮煤层片漏加剧，造成更大的施工安全威胁。
为了提高单进水平，采用EBZ-160H型综掘机施工，EBZ-160H型综掘机最大切割断面约24.1m2，最大切割高度4.8m，切割宽度5.12m，可经济截割煤岩单向抗压强度f≤80～100MPa，顺利的解决巷道上帮破底难问题。
3.3 优化劳动组织
采用综掘机掘进期间，班前会由队长或技术员根据工作面具体地质情况，合理分析综掘机落煤时的相关要求，从而制定最佳截割路线。
充分发挥超前锚杆及煤层注水控制顶煤的优越性，以防止顶、帮煤层片漏为原则，尽量减少落煤时间。
根据每小班工人的综合素质，合理安排各项工作，具体分为迎头支护组、备料组。
所有支护材料距迎头不超过50m，在综掘机落煤期间，由备料组成员将下一循环所需支护材料运送至综掘机后方5m处，落煤结束后，协助支护组成员将U型棚等支护材料运至迎头并协助支护，从而保证施工工序的紧凑衔接
4 取得的效果
111300风巷掘进过程中，采取以上得力措施后，通过合理调整劳动组织，每小班能够完成4-5个正规循环，日进尺保持在10m以上，最高日进尺达15m，最高月度进尺达380m，且工程质量标准化全部达优良以上等级。
创造了13-1煤托顶煤架U型棚喷浆支护巷道最高单进水平。
5 结束语
松软煤层沿底掘进巷道施工时采取架U型支护、超前锚杆及煤层低压慢速注水管理顶煤、喷注浆加固复合支护方式，有效的控制顶煤片冒。
同时配合综掘机掘进，辅助大功率运输设备等相关保障措施，保证了现场的安全管理，减轻了职工的劳动强度。
通过工序的合理组织，工效大大提高，巷道掘进单进水平大幅提升，实现了快速掘进，在矿井施工同类型巷道时，具有很大的借鉴意义，值得推广和应用。
