对煤矿井巷支护方式的探讨

以松木为主要材料的木支护方式至今在南方煤矿区仍占

70%以上，绝大多数煤矿在回采工

作面及煤巷掘进中基本使用木支架。因此，如何解决巷道开拓在煤层中，既要安全进尺到指
定位置，以提高煤炭资源回收率，又要千方百计降低百米巷道维修费用，这样，对支护方
式的探讨就具有其重要意义了。

 

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　　本文对回采煤层顶区时，上风巷下底梁支护和在中厚煤层或

“鸡窝”状煤层等构造带中

的掘进支护方式作如下探讨：

 

　　

 

　　一、本文所述该矿煤系地层属上三迭统焦坑组，系山麓堆积相一冲积相与湖泊相，岩相
变化复杂

 

　　煤层位于焦坑组下段，该矿区共有

17 条较大的断层。掘进片盘回风巷时，由于上分层

回采面及顺槽地段回柱质量差或上分层留存的孤立煤柱等都因对地应力规律未掌握

,而造成

风巷、顺槽、开切眼等巷道施工中，饱受压力破坏之苦；另一方面，回采面倾角变化大，其
直接顶属二类顶板，易冒落底板其基底不平，底豉频繁；煤质上松下硬依次为粉煤、互层煤
粉块煤、块煤，煤层节理发育，结构复杂。这一切都给掘、采时的支护方式和吨煤成本的控制
带来很大困难。

 

　　

 

　　二、回风巷掘进中的下底梁支护工艺试验

 

　　

1、试验理由。以顶区采面上风巷为例。该矿上风巷沿煤层跟顶板掘进，采用直径 20 公分

的

1.6 米长梁，2.2 米棚腿的单体木支架支护。由于各种因素造成在地应力集中区内施工，

即使沿空送巷，巷道也难以维护，常常打完

50 米煤巷则要全面落轨道整改一次以上，折断

率达

40-60%，局部地段竟高达到 80%。随着回采面推进，距上出口 50 米内巷道急骤下沉，

这给生产过程带来很大的不便和威胁，于是笔者提出在上风巷施工中采用下底梁支护实验。

 

　　

2、试验目标。（1）当月的煤巷折柱率应小于 10%，做到少修护、少落道；（2）巷道断

面维持时间要能在三个月左右，上出口净高不小于

1.8 米，净宽不小于 1.6 米；（3）巷道

单体支架下沉量要小于

30 公分。 

　　

3、理论依据。（1）矿压的传播机理：掘进中的煤巷受上部采动或爆破力影响，围岩的

应力在施工区域内重新分布，巷道上方岩柱下沉，分力转移到巷道两邦及底板上，使支架
棚腿受侧压力及底板鼓力所形成的集中地应力破坏。当集中应力超过围岩极限及支架强度后，
巷道变形，支架下沉快。传统矿压理论认为，支架下沉及折断都由顶压造成。而新矿压理论
则认为：支架支护的关键重点不是顶板，而是底板的鼓起力。这一理论，笔者在该矿实践观
测中得到证实。

 

　　支架受力分析：

 

　　上复岩层的重量分解作用于支架两侧压力和地板鼓力，按计算公式：

 

　　

 

　　

r

0

两邦煤或岩石容重

h

1

巷道高度

h

0

巷道上方自然拱高度

 

　　

φ

c

岩石内摩擦角

 

　　计算表明：其横轴方向上产生的抗压强度大约

3 倍于纵轴方向上的抗弯强度，产生的

底板拱起力与支柱底部截面大小成反比。故下底梁的支架其底部受力面积为不下底梁的

3～

5 倍,使巷道压力减小，整体支护均匀、稳定性好。该矿在新付井过流沙层施工中采用反拱法