巷道在黄泥层中掘进支护方式研究

1 矿井概要

山西煤销集团黄山煤业主采 15 号煤层，其赋存于太原组下部，煤层厚度变化在 2.4～5.5 m，平均厚度4.26 m，为浅埋煤层，距地表 60～110 m。煤层结构简单-较简单，含 0～3 层夹矸，为赋存区稳定可采煤层。底板为泥岩，直接顶结构复杂，大部分为 K2 灰岩，但K2 灰岩较破碎，部分区域受河流冲蚀地质构造的影响，煤层和顶板缺失，缺失区域实际为黄泥层。黄泥层中大部分夹裹碎石，厚度为 6～8 m，黄泥层遇水易泥化，并带有膨胀性，因黄泥自身强度较低，易发生变形[1]。

2 存在的地质问题

黄山煤业煤层埋深较浅，如果巷道在煤层中掘进，矿压显现不明显，因此巷道成型较好;如果巷道在泥层中掘进，且有淋水现象，则巷道支护存在较大难度，巷道上、下部和左、右帮矿压显现明显，易发生巷道变形和底鼓等现象，而且巷道维修量大，尤其是底板。

3 支护方式的具体应用及存在的问题

3.1 锚网支护

大部分矿井采用锚矸+锚索+金属网的主动支护方式，但在黄山煤业此种地质条件下，采用主动支护方式无法实现应有的效果。

3.2 梯形棚支护

黄山煤业辅助运输采用无轨胶轮车，巷道断面需要满足无轨胶轮车的正常运输需求，因此巷道断面较大。采用梯形棚支护 (11# 矿用工字钢)，如果其顶部受压，顶板钢梁易发生变形，导致支护失效，且棚腿受矿压的影响易向巷道内挤压，从而影响巷道的正常使用。黄山煤业曾经采用缩小棚距的方法进行支护，但效果较差。

3.3 拱形棚支护

为了能够正常掘进，保证巷道正常使用，经研究，开拓巷道采用直墙半圆拱型结构，具体支护方式为：拱型钢棚 (11# 矿用工字钢) +喷浆支护，棚距 1 m/架，巷道沿煤层底板掘进。采用拱形支护方式可以使巷道矿压沿拱形钢棚传递到底板上，从而保障巷道顶部支护。但由于顶部矿压传递到底板，导致底板极易底鼓，底板维修量较大。矿压较大处棚腿易向巷道内变形，影响使用效果。顺槽断面支护情况如图 1 所示，拱形巷道支护每米巷道工程量及材料消耗量情况如表 1 所示。在顺槽掘进中，如果采用拱形棚支护，巷道成型较好，且较稳定。但在回采过程中，如果出现超前支护困难，需要进行人工二次支护，这会增加回采工作的工作量，同时也浪费材料。

3.4 实际采用的支护方式

黄山煤业巷道掘进无论是开拓巷道，还是顺槽掘进，拱型钢棚 (11# 矿用工字钢) 支护能够保证巷道的正常掘进，但梯形钢棚和锚矸+锚索+金属网的支护方式在黄山煤业施工困难较大。