高寶安 李守廣 張 旺

（棗莊大興礦業(yè)有限責(zé)任公司，山東 棗莊 277319）

1 概況

棗莊大興礦業(yè)有限責(zé)任公司采用立井開拓，-406m水平、-613m輔助水平上、下山聯(lián)合開采。礦井主采煤層為2、3煤層，2煤層平均厚度2.17m，3煤層平均厚度4.79m。2煤層偽頂為泥巖，厚度為0.9～1.2m；直接頂為中砂巖，厚度為5.9～20.9m；底板為泥巖，平均厚度為7.1m。3煤層頂板即為2煤層底板，偽頂為泥巖，平均厚度為0.42～1.7m；直接頂為細(xì)砂巖，平均厚度為2.4m；底板巖性多為泥巖，平均厚度為1.7m，個(gè)別為炭質(zhì)泥巖及細(xì)砂巖。煤層傾角一般在25～30°。2煤層和3煤層及頂板具有弱沖擊性，為低瓦斯礦井。礦井井田構(gòu)造復(fù)雜，井田內(nèi)斷層較發(fā)育，巖石結(jié)構(gòu)松軟，抗壓強(qiáng)度低，具有可塑性、膨脹性、崩解性等特征，是典型的“三軟”煤層。

2 巷道原支護(hù)方式及破壞特征

回采巷道一般選用架棚支護(hù)，巷道斷面為梯形，采用11#工字鋼，上凈寬2.30m，下凈寬3.10m，（扎角為0.2m/m），凈高2.0m，棚距800mm，若圍巖破碎或過(guò)斷層時(shí)棚距改為600mm。頂、幫用木枇配合鋼筋網(wǎng)、高強(qiáng)塑料網(wǎng)支護(hù)，頂部6塊木枇，兩幫各使用4塊木批，枇子均勻布置，間距400mm，并接實(shí)背牢，木枇規(guī)格為（長(zhǎng)×寬×厚）1000mm×100mm×50mm。

由于巷道受“三軟”及采煤工作面采動(dòng)影響，圍巖破碎區(qū)壓力特別大，“煤炮”多，迎頭煤質(zhì)松軟、易折幫，巷道兩幫壓力大。從迎頭向后20m兩幫開始出現(xiàn)鼓起、頂板下墜、底板鼓起，棚梁、棚腿在木枇未折斷前受圍巖擠壓，連續(xù)多棚不同程度彎曲變形，甚至造成棚梁崩“牙殼”，棚腿受擠壓彎曲或出現(xiàn)棚腿“倒扎角”，頂部或幫部木枇從中間折斷，棚梁之間頂板出現(xiàn)墜兜，棚腿之間幫部突起，巷道局部受壓嚴(yán)重段高度不足1.60m，寬度不足2.0m。

3 支護(hù)方案的確定和實(shí)施

（1）針對(duì)“三軟”煤層地質(zhì)特點(diǎn)，從支護(hù)結(jié)構(gòu)、圍巖特性等方面分析回采巷道破壞機(jī)理，找到問(wèn)題的本質(zhì)，采取“疏順導(dǎo)滯”的方法，讓其釋放有度。為達(dá)到代替木枇在架棚巷道接頂、腰幫的面積及強(qiáng)度，采用主井提升機(jī)退役的2根Φ34-18×7鋼絲繩，中間焊3個(gè)40t溜子鏈環(huán)，加工成1200mm×120mm×33mm H型柔性長(zhǎng)形材料，代替原巷道支護(hù)木枇，如圖1。左右對(duì)稱的鋼絲繩1，兩鋼絲繩1之間使用三個(gè)圓環(huán)2相連，三個(gè)圓環(huán)2處于兩鋼絲繩1的兩端及中部，橢圓環(huán)2與鋼絲繩1之間采用焊接方式相連，鋼絲繩1的兩端進(jìn)行熔焊處理。

圖1 H型柔性支護(hù)長(zhǎng)形材料

（2）將H型柔性長(zhǎng)形材料串過(guò)棚梁、棚腿，再將前后棚銜接的H型長(zhǎng)形材料的兩端用Φ12鐵絲并列捆扎，長(zhǎng)形材料中部與鋼筋網(wǎng)捆扎，工字鋼棚的周圍就支護(hù)好了，如圖2。

圖2 H型柔性支護(hù)長(zhǎng)形材料

（3）當(dāng)巷道來(lái)壓時(shí)，利用H型長(zhǎng)形材料柔韌性的特點(diǎn)，將頂部、幫部壓力自然、有度地釋放，從而減小了棚梁、棚腿的壓力，消除了棚梁崩“牙殼”、棚腿彎曲、木枇折斷等現(xiàn)象；如果頂部、幫部積聚的壓力大、時(shí)間長(zhǎng)，棚與棚之間形成了墜兜和“鼓肚”，現(xiàn)場(chǎng)采取先打臨時(shí)支護(hù)，再剪開鋼筋網(wǎng)和高強(qiáng)塑料網(wǎng)，將碎煤、碎矸有序地放出，然后再將雙網(wǎng)連接、H型長(zhǎng)形材料調(diào)整均勻，恢復(fù)原支護(hù)。

4 H型長(zhǎng)形柔性支護(hù)材料加工

（1）每年主井提升機(jī)退役Φ34-18×7的鋼絲繩1300m，每4年退役Φ38的箕斗密封鋼絲繩4400m。根據(jù)架棚巷道800mm的棚距，用割槍將鋼絲繩割成每根1200mm，要求在割繩過(guò)程中速度放慢，將繩兩端就地熔焊，保證鋼絲繩兩端不“炸頭”，保持原捻狀，再將2根1200mm鋼絲繩平行放置，中間用3個(gè)40t溜子鏈環(huán)焊接。為確保鏈環(huán)與鋼絲繩焊接不損傷鋼絲表面，并保證焊接強(qiáng)度，安排專業(yè)電焊工操作，選用型號(hào)NBC-250二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)，根據(jù)技術(shù)要求，在室內(nèi)無(wú)風(fēng)環(huán)境下焊接，焊接電流在200A以下。

（2）H型長(zhǎng)形柔性支護(hù)材料的優(yōu)點(diǎn)：

① 修舊利廢，降低成本，節(jié)約木材，綠色環(huán)保；

② 消除了棚梁崩“牙殼”的危險(xiǎn)，消除了木枇折斷戳人的危險(xiǎn)；

③ 消除了巷道木支護(hù)，提高了防滅火安全系數(shù)；

④ 提高支護(hù)強(qiáng)度，兩端可用鐵絲扎接，增加了工字鋼棚之間支護(hù)的安全系數(shù)；

⑤ 鋼絲繩柔韌性好，能有效地控制頂板和幫部壓力的釋放，化解了工字鋼棚梁、棚腿承載的集中壓力，減少了巷道返修；

⑥ 使用中能達(dá)到不折斷、不變形、好回收、再使用的效果。

5 效益分析

（1）增加了支護(hù)強(qiáng)度，H型柔性支護(hù)材料兩端用Φ12#鐵絲扎接，增加了工字鋼棚之間的整體性和安全性。

（2）利用退役的鋼絲繩，加工2374個(gè)H型柔性支護(hù)材料，按H型柔性支護(hù)材料回收再用3次計(jì)算，可節(jié)約735000元木材投入費(fèi)用。