摘要：针对三软煤层巷道转角支护体系薄弱的问题，通过软件模拟确定转弯截割曲线，以及分两次截割转角成巷，采用管棚超前支护、工字钢抬棚支护加锚索梁喷浆的联合支护方式，解决了转弯后抹角尺寸过大的问题。经过3个月的巷道移近量监测，结果表明：巷道顶底板的移近量逐渐变小并稳定在30mm,两帮的移近量逐渐变小并稳定在24mm,围岩变形和破坏在允许范围内。
关键词：三软煤层,转角,联合支护
0引言
三软煤层巷道支护是维护矿井正常生产的一项重要工作。软岩的岩体容易被破坏、形状易改变、结构易失去稳定，因此，巷道周围的岩石不稳定、易破碎，导致容易产生安全事故，无形中增加了维护费用，延缓了工程进度[1-2]。在三软煤层巷道掘进施工时，有两个需要注意的地方。一是在直角转弯时不易操作；二是转弯后抹角尺寸过大，导致巷道的支护体系越发薄弱。在施工过程中，司机为了进退灵活、方便操作，往往在巷道交叉口增大抹角截面，发生冒顶事故3。因此，联合支护对于煤矿安全生产至关重要。
1工程概况
某煤矿三采区布置于矿井南冀，主要开采9b、13煤层。9b煤层与13煤层间距平均值为31.09m。9b煤层平均厚度2.73m,结构简单，全区可采的较稳定的中厚煤层，有时下部有不稳定的泥岩夹矸。直接顶为泥质粉砂岩，灰色，薄层状与薄层状菱铁岩成互层；直接底为灰色泥质粉砂岩。13煤层平均厚度为1.12m,结构简单，煤质佳，全区大部分可采的不稳定薄煤层。直接顶为粉砂岩，灰色，夹泥质粉砂岩，中厚层状；直接底为粉砂岩泥岩，浅灰色，夹团块状菱铁质粉砂岩。岩层受潮后体积易变大，质地易变软，形状易变形。主采煤层属于典型的三软煤层。
2转角掘进工艺
三软煤层巷道转角施工传统方式是炮掘。这项操作的优点是配置少，不用增加抹角断面；缺点是对周围岩层的破坏很大，严重影响施工进度4]。如果采用掘进施工，优点是对围岩的破坏很小，不耽误施工进度；缺点是直角转弯非常困难，而且转角抹角断面很大。因为围岩很软，且易变形，为了加快施工进度，减小巷道作业对岩层的破坏，并且为之后类似施工环境积攒经验，采用巷道转角掘进工艺。
2.1确定转弯截割曲线
煤矿技术人员对掘进操作过程进行模拟，确定转弯截割曲线。在到达巷道交叉口之后，由传统的直墙半圆拱形断面变更为矩形断面，巷宽由技术人员通过转弯截割曲线得到，巷道高度定为2.8m。
2.2分两次截割转角成巷
得到转弯截割曲线后，计算出开口位置，并在现场作出标记。由于巷道岩层易变形，为了使支护安全系数更高，决定分两次截割转角成巷。第一次截割按定好的方向掘进12m,先掘进前6m,宽度逐渐变化，从4.2m变到6.18m;后6m的掘进宽度不变，均为6.18m。第一次截割处理完后，需调整第二次截割开口线处的支护。在开口线处支起一架双棚，起到新的支护作用。再拆除原棚不需要的棚腿，即可进行二次截割。第一、第二次的截割宽度，如图1所示。
每次截割循环都有严格的标准，误差控制在0.1m以内。为了确保施工的安全和质量的保证，需要做到以下几点：操控室在左边，施工时需向右转弯，司机看不到右边的情况，需要有一个技术人员站在5m外配合指挥施工；技术人员要在截割前，在现场做好标记，司机要与技术人员提前沟通，了解好截割数据，避免掘进数值误差太多，避免弄坏支护；摆机时，要同时前进或后退，操作复杂，找经验丰富的司机来操作5。
2.3替换二运皮带
到达巷道交叉口转角后，将二运皮带临时拆掉，换成刮板机，在后部放一个溜槽，将研石运送到刮板机上。在转角到一定程度时，无法自动将东西传送到刮板机上，需人工配合。这时需要注意，人工和机器不能同时操作，注意安全防范。
3联合支护工艺
三软煤层顶底板岩层受潮易软化、易变形破碎，使得支护不能很好地起到作用。针对巷道初期形变量大，后期随时间的变化，形变持续累积6]。因此，单一的支护方式很难抵御岩层的变形，考虑采用主、被动联合支护方式。进入转角后，巷道由直墙半圆拱形断面改为矩形断面，钢棚支护也由U型棚支护改为工字钢平抬棚支护。交叉口巷道宽度最大达到6.4m,为确保支护可靠、施工安全，设计采用管棚超前支护、锚杆、16#工字钢抬棚、锚索梁、喷浆联合支护方式。
联合支护顺序为：在巷道交叉口先打管棚超前支护—综掘机每掘进1m,打锚杆支护—每掘进1m,架两架工字钢抬棚支护—巷道转角排布完成后，补打锚索梁，对前面的抬棚进行加强支护—锚索梁施工结束后，进行喷射作业。
3.1管棚超前支护
松散破碎巷道施工中，管棚超前支护能够加固岩层，防止岩层掉落松动、产生大范围形变，保证巷道安全，为下一步支护奠定了基础。转角施工时，每一排工字钢抬棚支护到迎头再打一排管棚。管棚打的太密集，浪费材料，也妨碍后续的操作。根据以往的现场经验，管棚间距确定为0.2m。超前管棚支护，如图2所示。
3.2锚杆支护
锚杆支护按照矩型形式排布。以巷道中心线为准，垂直中心线向两侧排布，转角处的锚杆随巷道宽度的增加依次增加。
3.3工字钢抬棚支护
由于采用了分两侧截割成巷，在第二次截割开口线处，设一排双棚，需拆除原有的7架棚梁的棚腿。这时要注意，架工字钢抬棚，综掘机每掘进1m,需要架两架工字钢棚，禁止长时间大面积没有顶部支护。工字钢支护要严格按照标准去架，需保证质量。工字钢支护安装接口要严密、稳当，不得倾斜。
3.4锚索梁支护
架棚后需打锚索梁来加强支护。用U型槽钢，制作锚索梁，两端打上锚孔，每个孔连接一根锚索。锚索梁支护布置，如图3所示。
3.5喷射混凝土支护
完成前面的一系列支护后，进行喷浆作业。喷浆前，需检查金属网、钢带布置均匀，空的地方要用不燃材料填充。喷射厚度不小于100mm。
4效果验证
在巷道交叉口支护作业完成后，设置了2个检测点来检测位移量，巷道位移监测曲线如图4所示。经过3个月监测可以看出：巷道两帮和顶底板都产生移近量，支护后第一个月内，移近量变化较大，监测点1的顶底板移近量为20mm,两帮移近量为14 mm;监测点2的顶底板移近量为28mm,两帮移近量为20 mm。一个月后移近量变化较小，到第三个月，监测点1的顶底板移近量为30mm,两帮移近量为22 mm;监测点2的顶底板移近量为30mm,两帮移近量为24mm。可见，支护变形量在允许范围之内。
三软煤层巷道转角单个支护不能有效控制围岩的形变量，而联合支护能很好地解决巷道的形变问题，巷道顶底板及两帮的位移量变化不大，解决了三软煤层巷道的维修难题，大幅度降低了修护次数和支护费用。
5结论
1)通过软件模拟得到转角截割曲线，根据曲线确定两次分别截割成巷，解决了直角转弯难的问题。
2)通过管棚超前支护、工字钢抬棚支护加锚索梁喷射的联合支护技术，缓解了巷道转角支护薄弱问题。
3)通过3个月的监测，采用联合支护支护后，巷道顶底板的移近量逐渐变小并稳定在30mm,两帮的移近量逐渐变小并稳定在24 mm,围岩变形和破坏在允许范围内。
参考文献
[1]龚礼林.三软煤层巷道综掘机转角施工及交叉口处支护工艺[J].山东煤炭科技，2023,41(12):76-80.
[2]王晓鹏，姜鹏程.锚网与U型钢联合支护在三软煤层高应力巷道中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2017(17):41.
[3]董瑞廷.“三软”煤层动压煤巷联合支护技术研究[J].煤，2023,32(3):9-13.
[4]王国龙，常云博，林陆，等.三软煤层巷道布置优化与联合支护技术研究[J].煤炭工程，2022,54(2):55-61.
[5]陶伟.三软煤层巷道工字钢棚联合支护技术探讨[J].山东煤炭科技，2021,39(10):87-89.
[6]彭金龙.近距离三软煤层群联合开采技术及其运用[J].石化技术，2020,27(5):265-266.
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