“大断面支护”在“三软”煤层中

的应用

三软煤层指煤矿开采中遇到的：软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层，一般情况下，具有三软特征的煤矿煤层和顶底板均为软弱岩层。煤层裂隙发育，构造复杂。

下面我就以义煤集团铁生沟矿为例来探讨“大断面支护”在该矿的应用。

铁生沟煤矿地处河南省巩义市夹津口、涉村、西村三个镇境内，距巩义市15Km，矿井设计生产能力120万t/a，1997年投产，由河南省监狱管理局建设、管理和经营。2003 年11月义马煤业（集团）有限责任公司（现称义煤集团股份有限责任公司）承包经营。矿井采用立井单一水平分区式上、下山开拓方式，两翼对角和采区小井单独进、回风混合通风方式，走向长壁后退式全部垮落采煤方法。矿井属高瓦斯矿井，煤层无自燃发火倾向，煤尘无爆炸危险倾向性。

一、主要可采煤层赋存情况

井田内含煤地层石炭二叠系，有太原组、山西组及石盒子组三个连续沉积煤系，含煤29层，其中山西组二1煤普遍发育，为本井田的主要开采对象。二2煤局部可采，其余煤层无开采价值。二2煤层底与二1煤顶之间距最小为2.18m，最大为32.69m，平均11.5m。二

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煤层上分层底与二1煤下分层顶之间最小为0.95m，最大为4.49m，平均2.2m。本井田所有煤层平均总厚度为1.40m，煤系地层总厚度约680m，含煤系数只为0.21%。二1煤层厚度变化较大，由0.60～14.7m，

平均厚5.5m。该煤层可采指数为0.91，厚度变异系数为60.35%，属较为稳定煤层。二2煤最小厚度为0.20m，最大厚度为8.5m，平均厚度为1.43m，可采指数为0.61，煤层厚度变异系数为79.04%，属不稳定煤层。

二1煤层含煤系数为32%，属较为稳定煤层。煤层结构较复杂，一般含矸1—3层，夹矸厚0.03～1.17m，多为炭质泥岩。煤中有机质主要由碳、氢、氧、硫、氮等五种元素组成。煤层多呈粉状产出，极其松散。平均灰分17.89%，挥发分4.56%，全硫0.55%，磷0.019%，发热量6650大卡/千克。二1煤和二2煤皆为中灰、中磷、低硫、高发热量、无烟粉煤，可作为良好的动力用煤及居民生活用煤。

煤层倾角：开采煤层倾角一般为8°～12°，属缓倾斜煤层。 二、煤层顶底板

二1煤层顶板以岩性、厚度、岩石硬度和采动特征的不同，分为三类：伪顶、直接顶、老顶。在铁生沟井田内，一般情况下，此三类顶板同时存在，但并不意味着每个采区和工作面都同时存在此三类顶板，无伪顶、有直接顶和老顶，无伪顶、无直接顶，厚层老顶直接覆在二1煤层之上等几种情况都存在。

伪顶：直接覆于二1煤层之上，岩性一般为黑色炭质泥岩、砂质泥岩，厚度0.3～6m。伪顶坚硬程度较低，极易垮落，随采随落混入煤内，影响煤质。

直接顶：位于二1煤层或伪顶之上，岩性一般为黑色砂质泥岩、泥岩，厚度不稳定，0.4～12m，直接顶比较容易跨落，随着回采工作面的推进，支架不断向前移动，顶板随即冒落。

老顶：位于直接顶之上或直接覆于二1煤层之上的灰白色厚层状云母石英砂岩，致密、比较坚硬。

二1煤层底板：以泥岩为主，黑色、灰黑色，薄层状，含碳质和植物根化石，夹薄层细砂岩呈条带状出现，遇水易膨胀，失去强度，常表现为底鼓现象。

经测试，矿井煤层坚固性系数f小于1，顶底板均软弱可塑，造成巷道支护难度大，且易变形，难于维护，属于“三软”煤层。

三、接管前采煤工作面上下巷支护

工字钢支护 断面4平方

接管时该矿工作面上下巷全部采用工字钢梯形棚支护形式，工字钢梁规格2.2米，腿规格2米。断面4平方左右，遇见来压，局部地方巷道断面不足4平方。通风、行人、运输都存在较大困难。

四、接管后采煤工作面上下巷支护

从2003年11月接管后，铁生沟矿在几届领导班子的带领下，逐步加大采煤工作面上下巷断面面积。巷道断面从4平方——6平方—