破碎煤層巷道掘進及支護技術(shù)研究

　　由于深部的煤層地質(zhì)條件更為復(fù)雜，較大的地壓更容易使巷道變形，并且煤巖也具有較差的穩(wěn)定性，這些深部開采所面臨的復(fù)雜環(huán)境問題僅依靠當(dāng)前的開采技術(shù)仍然無法解決。本文以640m的深部煤層為例，針對其復(fù)雜的地質(zhì)條件，提出該條件下適合的掘進和支護技術(shù)為：短掘短支、機載超前支護和錨網(wǎng)索支護技術(shù)[1]。
　　工程概況
　　該煤礦平均傾角為17°，巷道長度為256m，斷面形狀為梯形。煤層掘進時見頂見底，當(dāng)其厚度較低時，要使底板保持水平狀態(tài)，則需要進行破底施工。
　　巷道中部有些區(qū)域形成了厚度為0.5～1.0 m的復(fù)合泥巖頂板，煤層上部為砂質(zhì)泥巖，所以其整體結(jié)構(gòu)比較垮落。深部開采時，煤層賦存較深，巷道壓力較大并發(fā)生明顯變形，因此，增加了巷道掘進施工的難度。
　　支護難度分析
　　對掘進難度進行分析。在進行掘進時，主要機械是綜掘機，一個循環(huán)進刀兩次，循環(huán)進尺量最高為1600m。由于巷道內(nèi)礦壓變化劇烈，導(dǎo)致從巷道開口處頂板就開始塌落和離層，偽頂?shù)暮穸瓤梢赃_到0.8m，這種情況下，掘進機一旦進行割煤作業(yè)，很容易導(dǎo)致巷道頂板的巖層巖塊發(fā)生脫落，從而使巷道的頂板高低不平，松軟的巷道圍巖還會致片幫的出現(xiàn)。分析當(dāng)前巷道的掘進，發(fā)現(xiàn)施工效率低，且單日的進尺量較小，巷道難以成型。
　　臨時支護。井下比較常用的臨時支護方式是輕型單體液壓支護，這種支護方式對于較為松軟的煤層來說，無法解決其導(dǎo)致的壓力變化，致使采空區(qū)圍巖具有明顯的壓力變化，臨時支護時，易發(fā)生頂板破碎和離層，影響礦井施工過程的安全。
　　永久支護。由于巷道本身的圍壓穩(wěn)定性較差，并且偽頂較厚，所以巷道的頂板在短時間內(nèi)很可能出現(xiàn)離層和破碎的情況，而偽頂局部容易出現(xiàn)多次垮落，因此，要實現(xiàn)高效的開采，就必須首先對巷道進行及時、高效的支護。
　　技術(shù)方案
　　 短掘短支及超前支護
　　針對當(dāng)前開采煤層的實際情況，使用EBA-132型掘進機進行巷道的掘進，割煤與自行裝煤同時進行?？紤]到深部煤層開采時，其頂板壓力會發(fā)生明顯變化，易出現(xiàn)破碎和頂板離層冒頂?shù)那闆r，因此掘進時要短掘短支的方式，減少循環(huán)進尺量到800mm，在割煤時，在兩側(cè)留出足夠的空間，目的是使兩幫的圍巖免遭破壞并保持穩(wěn)定。
　　進行深部煤巷的掘進時，無論使用哪種掘進方式，冒頂、片幫、控頂距較大或者沒有及時支護等問題都會發(fā)生。所以需要對巷道進行超前支護，目的是對臨時支護進一步強化。包括的支護工藝：第一，在截割部安裝主架和頂梁架，使用液壓傳動手柄對其進行控制，在掘進時，如果需要臨時支護，則可以撥動液壓傳動的手柄至支護檔，之后將液壓泵站打開，注入高壓液至液壓支架內(nèi)。之后安裝鋼帶和網(wǎng)片于支架的頂梁架上位于中線的地方，固定時使用的是磁鐵裝置，采煤機的司機可以通過控制操作手柄，分離主架和頂梁架，放置支架到所需位置。其次，可以進行液控手柄的調(diào)節(jié)，使得頂梁上升并到達頂板位置時，巷道的中線與其中線位置相重合，鋼帶和網(wǎng)片被壓實到頂板上，掘進機的護幫板壓到煤壁上。
　　效果分析
　　通過以上支護方式及工藝的實際運用，極大地提高了巷道的質(zhì)量及穩(wěn)定性，同時出現(xiàn)冒頂和片幫的概率得到有效降低，掘進施工的效率提高。通過安裝礦壓監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測圍巖壓力的變化，從而驗證支護效果。監(jiān)測時間達到50天左右時，頂板的最大離層值為30mm，離層的最大速率為7mm/d，兩幫的移近量最大為28 mm。巷道兩幫與頂板的偏移總量小于50 mm，兩者的變形速率都低于2mm/d，最終證明該方案較為合理。
　　分析頂板破碎條件的生產(chǎn)過程，可以得出使用短掘短支技術(shù)進行支護，同時利用掘進機實現(xiàn)超前支護具有很好的效果。頂板由于壓力而下沉?xí)r，使用這一支護方式可以保證掘進過程的安全和高效，最后，通過監(jiān)測證實了這一掘進和支護方案的可行性，同時為同種地質(zhì)條件下進行巷道掘進提供了理論指導(dǎo)。