深部开采矿井煤巷支护安全管理

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1、深部开采矿井煤巷支护安全管理与探索作者中天合创能源有限责任公司李阳０概述笔者先后在内蒙古科左后旗金宝屯煤矿、吉林省九台市龙家堡煤矿和内蒙古乌审旗门克庆煤矿从事开拓掘进技术、安全管理工作，身临其境地感受深部开采矿井高地应力带来的煤巷支护难题，造成冒顶、巷道支护破坏、恶化作业环境和人身伤害等灾害，尝试采用目前流行的LEC定量法对深部开采矿井煤巷支护安全风险进行定量、定性评价，对比分析不同类型条件下深部开采矿井煤巷支护的安全风险，为确定安全的支护模式提供依据，保证科学地指导矿井安全建设与生产。１.矿井开采条件对比金宝屯矿井设计

2、年产量120万吨/年，含煤地层为中生界侏罗系上统协尔苏组中部含煤段，煤赋存深度在-640m~-890m之间，煤层顶板为灰绿色泥岩厚4.0m~9.56m，层理发育，易冒落，抗压强度低，底板泥岩厚变化在13m~20m之间，岩石抗压强度为22.09mpa，含煤地层上覆岩层以泥砂岩为主，胶结松散，抗压强度小。据勘探资料井田内有8条落差10m以上的断层，实际揭露大量落差小于10m的断层，构造应力明显。龙家堡矿井设计年产量300万吨/年，成煤期白垩纪营城组，，煤层开采深度为877m~1095m，煤层6直接顶为黑色、灰色泥岩，厚10m

3、~20m，层理较发育，块状结构，夹薄层白色砂岩，性脆易冒落，平均单向抗压强度12.5Mpa，老顶为灰绿色凝灰岩、砾岩，凝灰岩致密块状，砾岩基底式凝灰质胶结，坚硬，煤层底板为角砾岩，凝灰质胶结较硬。落差超过10m的断层密度平均0.6条/100m，同时伴有大量小断层和褶曲构造，矿区地应力测量成果分析，最大主应力方向与东北的主应力方向基本一致，近东西方向，以水平应力为主，构造应力非常明显。门克庆矿井设计年产量12Mt/年，含煤地层为侏罗系中统延安组，可采9层煤层，井田构造形态总体为单斜构造，地层倾角1~3°，勘探井田内未发现断

4、层等构造，煤层顶底板主要岩性粉砂岩、砂质泥岩，平均抗压强度21.6Mpa，矿井首采区开拓系统布置在3#煤层中，3#煤层埋藏深度为674.18~726.82m，3-1煤层厚度1.57~6.35m，从实际揭露3-1煤层来看，可分3个煤分层，上下分层光亮，硬度较大，中间分层灰暗，内生裂隙发育。2.选择煤巷支护形式金宝屯矿井综采工作面顺槽煤巷主要支护形式按选择先后顺序为三心拱36U型钢支架36U型钢单层圆棚锚喷支护三心拱36U型钢支架+36U型钢双层圆棚二次支护。龙家堡矿井综采工作面顺槽煤巷主要支护形式为三心拱36U型钢支架锚喷

5、支护锚网+三心拱36U型钢支架联合支护门克庆矿井开拓煤巷支护形式为锚杆+锚索+金属网+钢筋梯+喷浆复合支护。63.主要危害状况3.1收敛变形。金宝屯矿井三心拱36U钢支架支护，掘进40m~60m后巷道底鼓严重，平均日底鼓9.6cm，月底鼓大约3.0m，支架腿钻入底板2.5~3.1m，同时支架扭曲变形，两帮腿向中间移近量达到0.3m~0.6m，最大1.1m，致使巷道宽度不足2.7m，影响通风、行人和运料。3.2顶板缓慢下沉，大面积冒落。金宝屯矿井N106开切眼全长195米，设计断面：宽7.0m×高4.0m，尝试锚索+锚杆+

6、金属网支护，掘进至回风侧至65m和80m发生两次冒顶，冒顶空间长6m×宽5m×高m，从零米开始到65米位置，下沉为1.1m~1.9m，平均1.5m，底鼓为最小1.3m，最大为2.6m，平均1.95m，而回风侧从排气开始到70m位置顶板下沉量为1.8m~2.9m，平均2.35m，而底鼓为1.6m~3.0m，平均2.3m，几乎将开切眼顶底板压合层，在刷帮拉起底过程中连续发生两次大冒顶事故，第一次冒顶长13.7m×宽7.0m×高15.6m，紧接着第二次冒顶长14.4m×宽7.0m×高13.4m，两段总长：28.1m，宽20.0

7、m,平均高14.5m，艰难地采取冒多高锚多高处理冒顶区域。龙家堡矿井锚网质量不易控制，多次发生锚喷巷道顶板缓慢下沉后局部冒落，面积大致1~6m2。3.3片帮冒顶。龙家堡矿井煤巷掘进过程，煤爆声不断，时常发生顶板冒落，甚至煤岩突出，一次煤岩突出长5.6m×宽4.3m×高3.2m，一次冒落岩体可达77m36；金宝屯矿井煤巷掘进也经常出现正顶冒落，工作面向前延爬2~5m不等；门克庆煤矿主要表现为两帮煤碎块崩出，巷道两肩处薄弱煤分层片帮，平均高1.2m深度0.85m，造成巷道顶板组合拱“悬空”，巷道整体支护强度降低。4.危害产生

8、原因分析将前所述情况归纳成围岩分类、构造状况、危害描述及有效支护形式一览表。矿井名称围岩分类构造状况危害描述有效支护形式类别名称金宝屯煤矿Ⅴ不稳定性岩层断层较发育锚喷巷道严重收敛变形，发生大面积冒顶巷道主要支护形式36U型钢支架双层支护为主，锚喷为辅龙家堡煤矿Ⅳ稳定性较差岩层断层、褶曲发育锚喷巷道多次局部冒顶，曾发生