“大断面支护”在“三软”煤层中
的应用
三软煤层指煤矿开采中遇到的：软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层，一般情况下，具有三软特征的煤矿煤层和顶底板均为软弱岩层。煤层裂隙发育，构造复杂。
下面我就以义煤集团铁生沟矿为例来探讨“大断面支护”在该矿的应用。
铁生沟煤矿地处河南省巩义市夹津口、涉村、西村三个镇境内，距巩义市15Km，矿井设计生产能力120万t/a，1997年投产，由河南省监狱管理局建设、管理和经营。2003 年11月义马煤业（集团）有限责任公司（现称义煤集团股份有限责任公司）承包经营。矿井采用立井单一水平分区式上、下山开拓方式，两翼对角和采区小井单独进、回风混合通风方式，走向长壁后退式全部垮落采煤方法。矿井属高瓦斯矿井，煤层无自燃发火倾向，煤尘无爆炸危险倾向性。
一、主要可采煤层赋存情况
井田内含煤地层石炭二叠系，有太原组、山西组及石盒子组三个连续沉积煤系，含煤29层，其中山西组二1煤普遍发育，为本井田的主要开采对象。二2煤局部可采，其余煤层无开采价值。二2煤层底与二1煤顶之间距最小为2.18m，最大为32.69m，平均11.5m。二
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煤层上分层底与二1煤下分层顶之间最小为0.95m，最大为4.49m，平均2.2m。本井田所有煤层平均总厚度为1.40m，煤系地层总厚度约680m，含煤系数只为0.21%。二1煤层厚度变化较大，由0.60～14.7m，
平均厚5.5m。该煤层可采指数为0.91，厚度变异系数为60.35%，属较为稳定煤层。二2煤最小厚度为0.20m，最大厚度为8.5m，平均厚度为1.43m，可采指数为0.61，煤层厚度变异系数为79.04%，属不稳定煤层。
二1煤层含煤系数为32%，属较为稳定煤层。煤层结构较复杂，一般含矸1—3层，夹矸厚0.03～1.17m，多为炭质泥岩。煤中有机质主要由碳、氢、氧、硫、氮等五种元素组成。煤层多呈粉状产出，极其松散。平均灰分17.%，挥发分4.56%，全硫0.55%，磷0.019%，发热量6650大卡/千克。二1煤和二2煤皆为中灰、中磷、低硫、高发热量、无烟粉煤，可作为良好的动力用煤及居民生活用煤。
煤层倾角：开采煤层倾角一般为8°～12°，属缓倾斜煤层。 二、煤层顶底板
二1煤层顶板以岩性、厚度、岩石硬度和采动特征的不同，分为三类：伪顶、直接顶、老顶。在铁生沟井田内，一般情况下，此三类顶板同时存在，但并不意味着每个采区和工作面都同时存在此三类顶板，无伪顶、有直接顶和老顶，无伪顶、无直接顶，厚层老顶直接覆在二1煤层之上等几种情况都存在。
伪顶：直接覆于二1煤层之上，岩性一般为黑色炭质泥岩、砂质泥岩，厚度0.3～6m。伪顶坚硬程度较低，极易垮落，随采随落混入煤内，影响煤质。
直接顶：位于二1煤层或伪顶之上，岩性一般为黑色砂质泥岩、泥岩，厚度不稳定，0.4～12m，直接顶比较容易跨落，随着回采工作面的推进，支架不断向前移动，顶板随即冒落。
老顶：位于直接顶之上或直接覆于二1煤层之上的灰白色厚层状云母石英砂岩，致密、比较坚硬。
二1煤层底板：以泥岩为主，黑色、灰黑色，薄层状，含碳质和植物根化石，夹薄层细砂岩呈条带状出现，遇水易膨胀，失去强度，常表现为底鼓现象。
经测试，矿井煤层坚固性系数f小于1，顶底板均软弱可塑，造成巷道支护难度大，且易变形，难于维护，属于“三软”煤层。
三、接管前采煤工作面上下巷支护
工字钢支护 断面4平方
接管时该矿工作面上下巷全部采用工字钢梯形棚支护形式，工字钢梁规格2.2米，腿规格2米。断面4平方左右，遇见来压，局部地方巷道断面不足4平方。通风、行人、运输都存在较大困难。
四、接管后采煤工作面上下巷支护
从2003年11月接管后，铁生沟矿在几届领导班子的带领下，逐步加大采煤工作面上下巷断面面积。巷道断面从4平方——6平方—
—8平方——14平方——20平方；巷道支护材料从11﹟工字钢梯形棚——12﹟工字钢梯形棚——29U拱形支架——36U拱形支架；
梯形棚 U形棚
五、小断面支护与大断面支护经济效益比较
序号123456710比较内容 分类小断面支护差差狭小狭小困难易超限不容易铺设不容易、等级低低高差大断面支护好好通畅方便通畅方便不容易超限容易铺设容易、等级高高低舒适通风机电设备运输行人设备检修瓦斯管线质量标准化安全评价等级危险程度工作环境 通过以上比较我们可以看到大断面支护给我们带来较大且长远的效益，为后期巷道维护带来便利条件。
六、大断面支护的后期维护
我们采用了大断面支护形式，大大改变了井下职工的工作环境，提高了安全生产系数。但是，随着工作面开采的不断推进，“三软煤层”的特点便开始发挥它的作用，各种破坏力便应运而来。
具体表现在：支架变形、片帮冒顶、底鼓、棚推、巷道断面缩小、支架下钻等现象。
针对以上出现的不利因素，我们要积极正确对待，合理利用地球作用力，把不利因素转化为有利因素。
下面我从六个方面进行阐述
喷：就是我们在巷道支架形成紧固完毕后，需要用喷浆机对支架及支架之间的缝隙进行混凝土喷浆封闭，达到固化封闭效果，减少巷道风流对支架后煤岩体风化作用，同时也固化支架不能左右随意移动。
松：就是我们在支架下半节，约离地平1.2米段，不进行喷浆封闭，也不背设荆芭背木，只在卡兰以下铺设防护铁丝网（防止煤岩碎块掉落伤人），这段不封闭地方，需要进行人工爆破松动煤岩体或风镐松动煤岩体，使之煤岩体不直接作用于支架上，减缓支架变形，消除煤岩应力作用，维持大断面巷道持续周期，减少支架修复更换量，节约成本，提高劳动效率。
压：就是大断面巷道形成后，随着开采，巷道会出现底鼓现象，这时我们需要对底鼓段进行下压清理煤岩并运出，缓慢释放底鼓应力，扩大巷道有效断面。
支：就是巷道在掘进过程中，我们采用高强度的中柱进行支撑U
型支架或工字钢支架，使支架能承受来自巷道顶部作用力。较长时间使支架不发生变形，保持巷道断面。
护：就是我们针对出现变形的支架及中柱，要及时进行修复更换，做到早发现，早处理，早预防，大大减缓巷道变形的进程，保持巷道断面有效面积。
注：就是巷道在掘进过程中，我们采用打钻高压注水，使煤岩体间隙能较好的均匀被水饱和充填，增强了煤岩体自身的支撑力，提高了巷道支撑强度，减少支架应力，起到超前防范。
通过以上六个方面联合作用，巷道支架较少发生变形，巷道断面得到有效维护，大大提高了采掘面的工程质量，实现高效安全生产。
谢谢各位专家给予批评指正！
