淺談三軟煤層相關(guān)技術(shù)研究

崔鳳文

【摘 要】三軟煤層是煤礦開采中遇到的軟的頂板巖層、軟的主采煤層和軟的煤層底板巖層，通常具有這三個特征的煤礦煤層和頂?shù)装宥际擒浫醯膸r層，煤層的裂縫發(fā)育、構(gòu)造復(fù)雜。本文主要就三軟煤層的一系列相關(guān)技術(shù)進行了探討研究，為提高三軟煤層的開采效率和改進措施提供了有力的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】三軟煤層；相關(guān)技術(shù)；探討研究

三軟大跨度煤層巷道圍巖屬于差異性較大的非均質(zhì)層狀賦存，表現(xiàn)為圍巖難以形成承載結(jié)構(gòu)、強烈的兩幫移近、片幫和圍巖不均勻的整體下沉。三軟煤層開采目前在國內(nèi)存在單產(chǎn)不高，開采困難的現(xiàn)象，主要是由于三軟煤層底較軟，支柱鉆底量大，支柱的初撐力下降較快。

1.三軟煤層煤巷的掘進支護技術(shù)

在三軟煤層巷道中，由于圍巖呈現(xiàn)軟弱破碎結(jié)構(gòu)及變形機理復(fù)雜性造成了復(fù)合性頂板支護的難題，如何進行支護參數(shù)選擇，研究是正確指導(dǎo)三軟煤層巷道中正確施工的必要條件。巷道在掘進及回采期間的支護狀況主要受制于巷道圍巖的強度、圍巖的穩(wěn)定性和支護方式等的影響。巷道采用“錨、噴、網(wǎng)”、錨索，實現(xiàn)了對巷硐的及時封閉，防止了軟巖的風(fēng)化，注漿充填圍巖裂縫后，改變了軟弱圍巖的承載能力，二次支護的主要技術(shù)預(yù)應(yīng)力錨索支護和圍巖注漿加固，提高了支護的強度和圍巖的巖體強度有利于保持圍巖的長期穩(wěn)定性。

在三軟煤層條件下，頂板安全是制約掘進的主要因素。通過優(yōu)化生產(chǎn)組織和加強施工質(zhì)量管理，提高錨噴支護水平和掘進水平，進一步提高支護系統(tǒng)的支護質(zhì)量，以有效控制掉頂、片幫等事故的發(fā)生，實現(xiàn)了快速掘進，確保了安全生產(chǎn)。 三軟煤層聯(lián)合支護技術(shù)的應(yīng)用也是使用十分廣泛的技術(shù)，巷道在掘進過程中，通過光面爆破施工，盡量減輕對頂、幫煤巷巖體的破壞，為實施錨桿等主動支護創(chuàng)造有利的條件；在超前探梁臨時支護的情況下進行錨桿支護、金屬網(wǎng)的鋪設(shè)等施工工序；由于預(yù)留讓壓空間，施工過程中為了防止巷道內(nèi)微形拱棚支架的歪斜和傾倒，設(shè)計采用專用拉桿，將支架連成一個整體，增加支架的整體穩(wěn)定性，目的是承受巷道變形后的圍巖壓力。

2.高瓦斯三軟煤層的深井高效開采技術(shù)

三軟煤層直接頂板和底板為泥巖，極軟且破碎，遇水易膨脹，可以考慮采用底板巖巷的“一巷三用”，合理選擇高強度輕型放頂煤支掩式液壓支架，以及綜采防片幫和防冒頂?shù)燃夹g(shù)。為了提高煤炭采出率，工作面正常跟頂回采，采高保持在3.8-4.0m，過地質(zhì)異常帶時，根據(jù)煤層厚度合理調(diào)整采高。對于煤層瓦斯含量高的特點，采用掘高抽巷抽采瓦斯，距煤層法距20m、回風(fēng)巷平距20m位置施工貫穿整個工作面走向的高位抽排巷道，利用抽排巷抽采采空區(qū)上方采動裂隙瓦斯，在工作面上下巷施工沿煤層抽采鉆孔，預(yù)抽煤體瓦斯。

3.三軟煤層淺孔注水治理礦井災(zāi)害的技術(shù)

煤礦煤塵、片幫冒頂、煤與瓦斯突出及沖擊礦壓的防治是煤礦安全工作中的重要環(huán)節(jié)，而煤層注水是一項最積極有效的預(yù)防措施之一，對煤層注水預(yù)防煤礦災(zāi)害的研究及應(yīng)用可分為：注水降塵、注水預(yù)防片幫冒頂、注水預(yù)防煤與瓦斯突出、注水降低煤層沖擊傾向性等。煤層注水是通過鉆孔，將壓力水和水溶液注入煤體，增加水分，以改變煤的物理力學(xué)性質(zhì)，減少煤塵的產(chǎn)生，減少沖擊地壓、煤與煤層氣突出和自燃發(fā)火的新技術(shù)。對三軟煤層注水，改變原有的“煤—瓦斯”的平衡體系，形成“煤—瓦斯—水”新的平衡體系，煤體中游離瓦斯在水壓作用下能從裂隙大的孔隙被擠向細小的孔隙內(nèi)，使瓦斯壓力增加。根據(jù)煤層的賦存條件和注水設(shè)備，可在注水工藝上采取相應(yīng)的措施，以增大煤層注水量，從而提高煤層的注水速度，使注水效果更佳。

在三軟煤層中通過對瓦斯存在的空間互換原理，有效治理瓦斯，水體充進煤層的各種裂隙占據(jù)瓦斯所在的空間，對淺部瓦斯起到“排”的作用，從而將瓦斯“擠出”， 達到提前釋放瓦斯的目的。為了提高采掘工作面的注水效果，可以在水中加入濕潤劑，如NaCl、洗衣粉等。實踐證明，煤層注水是從源頭上治理煤塵的有效方法。近幾年來，部分煤礦一直堅持煤體注水，有效地降低了從業(yè)人員塵肺職業(yè)病的發(fā)病率，遠離了煤塵和瓦斯事故的威脅。

4.提高三軟煤層單產(chǎn)的技術(shù)

三軟煤層開采目前在國內(nèi)存在著單產(chǎn)不高的現(xiàn)象，開采困難，主要是由于三軟煤層底較軟，支柱鉆底量大，支柱的初撐力下降較快，如何提高單產(chǎn)是一個值得研究的問題。改革巷道布置，實現(xiàn)集中生產(chǎn)，積極的推廣跨上山，跨采區(qū)回采，擴大采區(qū)的范圍，實現(xiàn)集中生產(chǎn)，通過完善生產(chǎn)系統(tǒng)，減少運輸?shù)沫h(huán)節(jié)，降低掘進率，對單一煤層或者層間距較大的煤層，聯(lián)合布置不經(jīng)濟時采用煤層上山的方法，取消巖石的集中巷。發(fā)展沿空留巷或者適當(dāng)增大煤柱，保證綜采巷道的正常使用。

同時應(yīng)該防止支柱鉆底，可以采取支柱進行穿鞋、下底梁、墊笆等方法，在實際的采煤過程中，不但煤軟，而且還經(jīng)常遇到水，造成底更軟，穿鞋也不能有效的阻止支柱的鉆底，支柱的初撐力仍難以保證，需要下底梁，可以下大板、竹笆、荊條笆、塘材笆。

5.三軟煤層的固化防突技術(shù)

自80年代以來，我國煤礦開始研究和試用煤巖體的化學(xué)加固技術(shù)，對解決加固回采工作面和破碎頂板巖體和煤層，防止工作面冒頂和片幫取得了顯著效果。固化液處理煤層可相應(yīng)提高煤體強度，煤層固化工作應(yīng)在煤層被揭穿之前進行，為了保證固化防突效果，應(yīng)確保固化液在煤體內(nèi)有足夠的凝結(jié)時間，目前研究成功的化學(xué)加固材料在我國煤礦應(yīng)用較多的有2種：聚氨酯樹脂和脲醛樹脂，它們需要滿足液態(tài)、粘度低、不產(chǎn)生沉淀和固化雜質(zhì)；貯存穩(wěn)定，不分層、不汽化；可泵性好；凝結(jié)速度要快并且凝固后應(yīng)有一定的機械強度和粘結(jié)強度等。

煤層壓注固化液，可改善煤的物理力學(xué)性質(zhì)，相應(yīng)地提高煤體強度，增加煤體抵抗外載荷的能力，減小煤體破壞范圍；其次，固化液處理煤層后，可有效的封堵瓦斯解吸通道。為了保證固化液在一定的壓力下向煤體的裂隙內(nèi)滲透，需進行嚴密的封孔，封孔的質(zhì)量好壞直接影響注漿效果，待封孔水泥完全凝固后，即可進行注漿固化。

松軟煤體的固化處理，對防治巷道揭煤時的煤的傾出、壓出、改善松軟煤層內(nèi)巷道的支護特性有顯著效果。煤層固化防突的工藝簡單，操作方便，特別是在石門揭煤，比其它防突方法在時間上縮短很多，為我國的局部防突找到了一條新的途徑。

6.結(jié)語

三軟指頂板軟、地板軟、煤質(zhì)軟。煤質(zhì)軟，造成節(jié)理發(fā)育、煤層不穩(wěn)定，使煤壁極易片幫，而且煤壁片幫和梁端冒頂相互誘發(fā)；底板軟，當(dāng)支架底座的接觸比壓超過底板比壓時，支架鉆底，當(dāng)?shù)装鍡l件一定時，相對提高底板承載力，防止支架鉆底，底板管理是綜采面能否安全高效生產(chǎn)的一個重要因素，也是發(fā)揮支架承載力有效支撐頂板的必要條件。

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