1、復合支護應(yīng)用于安寧煤礦19號煤層的初步探索普安縣樓下安寧煤礦劉德振煤礦開采的是條件各異、類型多樣、形態(tài)多變、采前未能完全確 知的天然層狀礦體，需采用多層次、多樣化和正在發(fā)展變化的開采技 術(shù)。通用的“普采工作面采場支護”方案，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)場的支護 要求。一、工作面特征11901工作而按走向長臂布置，走向長度剩余370m,傾斜長度 80m,煤層傾角a =9°,煤厚4.5-8m；普氏硬度系數(shù)f=l,煤炭松軟； 直接頂鈣質(zhì)粉砂巖，性脆；老頂粉砂巖，層間極易脫離。現(xiàn)采用高檔 普采工藝采煤，采高2.6m,工作面沿頂板布置，采面煤炭回收率不 足 60%。二、工作面現(xiàn)狀()采場周圍應(yīng)力分布工作面自

2、開切眼向前推進100m,破壞了原巖應(yīng)力場的平衡狀態(tài), 引起了應(yīng)力場的再分布。開始時基本頂尚處于完整狀態(tài)，在基本頂巖 層訓未破斷以前，基本頂被四周未采動的煤體所支撐，基本頂巖層為 板狀，它與采空區(qū)四周支撐體形成一個完整的結(jié)構(gòu)體系，承受上覆巖 層的載荷。這吋m采工作空間處于這個結(jié)構(gòu)體系的的保護之中。采空 區(qū)四周應(yīng)力重新分布狀態(tài)如圖1所示。圖中按垂直應(yīng)力變化的大小， 可將其分為a-增壓區(qū)；b-減壓區(qū)；c-穩(wěn)壓區(qū)，即恢復到x的區(qū)域。 圖中也表示了在采空區(qū)周圍水平應(yīng)力由小變大的情況。鑒于采空后改 變了四周支承物上的壓力狀態(tài)，一般稱采空區(qū)四周支承物上所受的垂 直作用應(yīng)力為支承壓力。aa圖1老頂斷裂前的結(jié)構(gòu)

3、形式及其周圍的應(yīng)力再分布 a應(yīng)力増高區(qū)；b應(yīng)力降低區(qū)；c應(yīng)力不交區(qū)為上覆巖層的載荷，k為應(yīng)力集中系數(shù)，27/7為直接頂?shù)暮?度。隨著回采工作面的推進，回采工作面四周的支承壓力分布如圖2所示。支承壓力影響區(qū)壓力峰值所在位it圖2回采工作面周圍垂克應(yīng)力在煤層 平面內(nèi)分布示意圖此時在工作面前方形成了前支承壓力，它隨工作面推進而不斷推 移，最大值發(fā)生在工作面屮部前方，峰值可達原巖壓力的24倍， 即（24） yh.前支承壓力的峰值位置可深入煤體內(nèi)210m。其影響范圍根據(jù) 礦壓理論可達工作面前方90100m。（-）回采工作面前后支承壓力回采工作面前后的支承壓力分布與采空區(qū)處理方法有關(guān)。假如采 空區(qū)采用的是

4、剛性支撐，例如采用刀柱法（留煤柱），工作面前后的 支承壓力分布應(yīng)類似于巷道兩側(cè)，其情況如圖3屮曲線1,即前后均 有幾乎相等的、不太劇烈的壓力分布，即是以往該礦條帶開采的理由。假設(shè)采空區(qū)處理采用垮落法或充填法，則將導致工作面前方支承 壓力急劇增加，而采空區(qū)支承壓力則大幅度降低，如圖3中曲線2.若頂板比較堅硬，則在懸頂時工作面前方支承壓力更高，而采空 區(qū)則較低，如圖3屮曲線3,但當頂板切落時，則前方有所降低而采 空區(qū)有所增加。5p圖3不同采空區(qū)支撐條件下 工作面前后支承壓力分布由于種種原因，如 采高太大或巖性的影 響，致使開采后巖層移 動未能波及到地表，則 此時將出現(xiàn)圖3中曲線 4的狀態(tài)，工作面前

5、方的支承壓力達到最大值，采空區(qū)的支承壓力也有可能恢復不到廠值。根據(jù)上述分析，回采工作面前后的支承壓力一般可繪成如圖4所示的圖形，且可將其劃分為應(yīng)力降低區(qū)b、應(yīng)力增高區(qū)a及應(yīng)力不變 區(qū)co圖4 工作面前后支承壓力分布（三）表現(xiàn)形式鈣質(zhì)粉砂巖性質(zhì) 的直接頂冒落塊度 大，松散系數(shù)小，采 空區(qū)充填不實，基本 頂下沉量大。支柱鉆底，支護失效。工作面傾斜方向的20m60m之間40m斜長范圍內(nèi)，直接頂與基本頂離層，受基本頂下降的壓迫，直接頂沿煤壁剪切，采煤受阻。三、復合支護工藝探索采場支護的基本目的是保證釆場有足夠的工作空間，在此前提下充分利用圍巖的自穩(wěn)能力，經(jīng)濟而又合理地選擇支護方式，以達到安全、生產(chǎn)的目

6、的。金屬頂梁屬于剛性結(jié)構(gòu)，支柱則由兩節(jié)組成（即活柱和底柱）。 它們之間的伸縮關(guān)系形成了支柱的阻力及可縮性，而它與頂?shù)装褰M合 起來的特性還決定于頂板的完整程度及地板壓入的可能性，從而形成 一綜合力學特性，以支撐基本頂及直接頂形成的載荷及抵抗基本頂結(jié) 構(gòu)形成的變形量。由于軟底的因素，上述的綜合力學特性無法保證控頂區(qū)內(nèi)直接頂 與基本頂之間“不離層”及直接頂“不破碎”的支護效果。因此，工作面中部30m40m的范圍內(nèi)，應(yīng)當在齊梁齊柱，排距 1000mm柱距750mm,每m2l. 33根支柱的基礎(chǔ)上,采用l0m較接頂 梁與3. 2m長鋼梁配合支護的加強支護方式，如圖5所示。這種支護 方式保持了較接頂梁適應(yīng)

7、性強、承載力大的優(yōu)點，同時兼有長鋼梁利 于支護機道上方頂板的優(yōu)勢。為 適應(yīng)bn餃接頂梁的長度，截深由 0. 63m改為0. 5mo圖中a為初始 狀態(tài)；b為割煤一刀（0.5m）,掛 山較接頂梁;c為割煤一刀（0. 5m） 前移長鋼梁lm； d為回一排柱（c）（1.0m）后，冋復到初始狀態(tài)。這種支護方式的優(yōu)點是：工 序較簡單，割第一刀吋只需掛梁（每節(jié)溜槽掛梁2根），移輸送機0. 5m,靠輸送機擋煤板支設(shè)少量臨吋支柱；割第二刀吋，根據(jù)頂板條 件，可先支柱后移梁，或先移梁后支柱，頂板均能得到及時支護；支 回柱工作量小；對頂板適應(yīng)性強，較接頂梁和長鋼梁相互配合，使頂 板管理大大改善；減小了煤避前空頂距，掛梁和移梁工序均在輸送機 外側(cè)（采空區(qū)側(cè)）。靠近采空區(qū)側(cè)，沿傾斜方向30m40m范圍內(nèi)每隔5m使用一組 2mx2m木垛，垛間使用3根一組和0. 5mx0. 5m的大鐵鞋組成的切 頂叢柱加強支護，以減少頂板的移近量。木垛回收后可以反復使用。回采期間，按照煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，利用頂錨桿鉆機，嚴格執(zhí) 行強制放頂措施。當片幫嚴重,長鋼梁配套支護都無法控制端面距吋,采用掘進工 藝的臨時支護方案，使用超前錨桿