贾文举
（山西潞安集团蒲县伊田煤业有限公司，山西 蒲县 041204）
摘 要 针对工作面过空巷时矿压显现剧烈的问题，提出了一种新型支护方式，即泵送充填式支护技术。相比较于传统 的支护方式，充填支柱有较强的让压变形能力、较高的支撑力和较高的残余支撑强度。泵送充填支柱在官地矿 3211 工作 面过空巷得到了成功应用，巷道围岩变形量得到了有效控制。
关键词 充填 支柱 空巷
工作面经过之前遗留的空巷时，由于超前支承 压力的影响，空巷巷道围岩较为破碎，顶板易急剧 下沉，导致矿压显现异常。对此，研究学者提出多 种支护方式过空巷的技术手段，但因地质条件复杂， 推广较为困难。官地矿提出了一种新型支护方式— 泵送充填式支护技术。
1 工作面概况
西山煤电集团官地矿井田南北长 14967m，东 西宽 12110m，井田面积为 104km2 ，主要可采煤层 为 2# 、3# 、5# 、6# 、7# 、8# 、9# 煤。本文以 3 号煤层 的五采区作为研究对象。3 号煤层厚度为 4.2~7.1m， 平均厚度为5m，煤层倾角为3~12°，平均倾角为6° 煤层直接顶为粗砂岩，底板为砂质泥岩，顶底板岩 性如表 1 所示。 3 号煤层 3211 工作面为大采高综采工作面，工 作面长度为 320m，工作面中部存在一条废弃巷道， 如图 1 所示，巷道为矩形断面 5m×4m，巷道围岩 变形较为严重。根据以往经验，工作面过空巷时容 易出现顶板急剧下沉，造成压架、倒架以致安全事 故。为有效地控制官地矿 3211 工作面过空巷时围 岩稳定性问题，通过比较现有的几种空巷支护方式 的优缺点，选择采用充填式支柱支护技术。
表 1 煤层顶底板岩性
2 泵送充填式支柱技术
泵送充填式支柱是一种采用充填材料制成的充 填支柱，用于工作面开切眼支护、巷道支护与工作 面过空巷的支护等，特别是对巷道顶底板较软时应 用效果更好。泵送充填式支柱支护技术相比锚杆支 护、木垛支护而言，具有较强的让压变形能力、较 高的支撑力和较高的残余支撑强度，除此之外，还 易于被采煤机切割。因此，泵送充填式支柱是综采 工作面过空巷时支护方式的最佳选择，既能保证空 巷围岩的稳定性，又能保证采煤机顺利通过空巷。
泵送充填式支柱由支柱充填模袋和充填材料组 成。支柱充填模袋与充填支柱形状都为圆柱形，材 质选用新型材料 PVC 涂布，里面夹层含有缠绕的 钢丝用于束缚充填支柱。支柱模袋具有抗拉强度大、 防火等优点，模袋尺寸由空巷尺寸设计决定。泵送 充填材料由无机活性材料混合而成，主要为硅灰、 矿粉、硅酸盐水泥。选择合适的水料配比，配为浆 体，使其无泌水现象，通过混凝土泵泵送至井下充 填现场的支柱充填模袋里，使其凝结快速成型，保 持稳定不发生倾斜。选用的材料需具有凝结成形快、 可泵送距离远、强度高等特点。因为充填材料需远 距离泵送的特点，需要充填材料与水混合后的起始 粘度非常低，便于输送至现场工作面。 泵送充填式支柱需要根据井下现场工作面的需 要设计成不同特点的材料，用以满足工作面的强度 支撑需要。经多次试验研究，充填支柱一般设计 为双层充填体最好，上部设计为让压层，尺寸为 300mm 左右，可以使上部分起到一定的让压作用， 以便于适应矿压显现剧烈时的顶底板大变形。充填 支柱支撑力一般设计为 15~20kN，需要较高的支撑 力时，也可以设计为 20~40kN 以上。 3 泵送充填式支柱模型力学实验 泵送充填式支柱材料性能指标如表 2 所示。
表 2 泵送充填支柱材料性能表
为了更进一步地研究充填支柱的支撑性能，利 用相似比在实验室内制作了缩小比例的充填支柱模 型试块，试块分为上部有让压层试块和上部无让压 层试块。试块均为圆柱形，高为 600mm，底部圆直 径为 200mm。对此两种试块模型进行压力试验，压 力试验结果如表 3 所示。
表 3 充填支柱试块压力试验结果
由表 3 可知：
（1）在单轴压力作用下，充填支柱最高能承 受载荷 19.5MPa，在此情况下支柱的变形达到 9.3%。 充填支柱达到最大值后，承载能力开始下降，在此 过程中经历第二屈服点，之后开始发生塑性破坏， 但残余的充填支柱仍然保留有 12.4~8.6MPa 的残余 强度。
（2）由有让压层充填支柱和无让压层充填支 柱结果对比分析可知，有让压层充填支柱相比较而 言整体承载性能明显变强。第一屈服点与第二屈服 点承受载荷最大值明显变大，承受变形也增大，更 有利于充填支柱承受顶底板大变形的情况，保证发 生顶板突然剧烈来压时不会发生劈裂，有利于提高 充填支柱的整体承载力。 4 工程实例 泵送充填式支柱在西山煤电官地矿 3 号煤层 3211 工作面得到成功应用。3211 工作面空巷采用钢 带锚索支护，充填支柱设计为高度 4m，直径 1m 的 圆柱形，上部设置高度为 300mm 的让压层。充填支 柱布置如图 2 所示，平行于工作面 2 排呈交错布置。
3211 工作面空巷采用泵送充填式支柱支护技术 方案后，工作面顺利通过空巷。空巷围岩变形量得 到控制，两帮移近量小于 150mm，顶底板移近量小 于 350mm。未出现压架、倒架现象。
图 2 支柱布置方式
5 结论
（1）充填支柱相比传统的支护技术而言，具 有较强的让压变形能力、较高的支撑力和较高的残 余支撑强度，是综采工作面过空巷时支护方式的最 佳选择，既能保证空巷围岩的稳定性，又能保证采 煤机顺利通过空巷。
（2）针对充填支柱是否设置让压层进行了室 内试验，得出设置让压层时充填支柱性能更好的结 论。并在官地矿进行了工业试验，效果很好，值得 推广应用。
【参考书目】
［1］ 杨育君 . 高水充填法在大采高工作面过空巷时的 应用 [J]. 陕西煤炭 ,2018,37(01):106-109.
［2］ 刘 畅 , 张俊文 , 杨增强 , 等 . 工作面过空巷 基本顶超前破断机制及控制技术 [J]. 岩土力 学 ,2018(04):1411-1421.
［3］ 祁建强 . 大采高回采工作面过空巷技术研究与应 用 [J]. 山东煤炭科技 ,2017(09):10-11+14.
［4］ 王保龙 . 泵送充填支柱材料技术实验室试验分析 [J]. 能源技术与管理 ,2017,42(03):77-78+87.
［5］ 王俊杰 , 曹建波 , 吴怀国 , 等 . 泵送充填式支柱在 大采高工作面过空巷支护应用研究 [J]. 煤炭科学 技术 ,2016(S2):76-79.
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乾坤矿装的便携式螺旋支柱介绍
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乾坤矿装的便携式螺旋支柱是一款矿井临时支护设备，是矿井适用的金属单体支柱。
便携式螺旋支柱由五部分组成：上承压板、上支柱、螺杆、下支柱、下承压板。
具有轻便、结构简单、价格实惠、可回收反复使用、可远距离拆除等特点。
上承压板：
尺寸：63型号的为175mm x 175mm;
48型号的为150mm x 150mm
上承压板主要用于增大支柱与顶板的接触面积，从而加大支柱承压重量。四个触角有利于加大支柱在支护时的抓取力度，防止滑动，确保支柱持久支护和稳固。
下承压板：
下承压板尺寸与上承压板尺寸相同：
63型号的为175mm x 175mm;
48型号的为150mm x 150mm
下承压板主要用于增大支柱与底板的接触面积，从而加大支柱承压重量。中心的回环有利于加大支柱下承压板与下支柱的契合，加大在支护时的抓取力度，防止滑动，确保支柱持久支护和稳固。
上支柱：
由无缝钢管制造而成，钢管壁厚4mm。支柱有63和48两种型号，63和48指的是钢管的直径，直径越大，支柱的承重能力越大；直径越小，支柱承压能力越小。
相对于下支柱，上支柱稍长。
下支柱：
由无缝钢管制造而成，钢管壁厚4mm。支柱有63和48两种型号，63和48指的是钢管的直径，直径越大，支柱的承重能力越大；直径越小，支柱承压能力越小。
相对于上支柱，下支柱稍短。
支柱常用的规格型号有：1.5米，1.8米，2.米，2.5米，3米，3.5米。
便携式螺旋支柱的含义：以1.5米为例，金属钢管直径有48和63两款，最高支撑高度为1.5米。该款支柱可支撑1-1.5米范围内的任意高度，其他以此类推。
钢管直径越大，支柱承重越大，可支撑高度越高；支柱高度越高，支柱承重越小。
螺杆：
支柱的螺杆由螺纹钢特制而成。
特制螺杆，尺寸为80厘米，安装在支柱上以后主要用来保证支护的升缩，一般升缩在50厘米之间。我们确认的型号为拉升后可支撑的高度，比喻63-3.5.就是这根支柱最高可支撑3.5米的高度，最低可支撑3米的高度，之间可以拧动螺杆拉升，可以支撑3-3.5米之间的任意高度。
在螺杆的中间有4个齿状设计，主要是方便员工使用时升缩方便。
乾坤矿装的这款便携式螺旋支柱，参数经过多次试验和客户使用数据验证的，正是因为这个原因，乾坤矿装的这款支柱不能超高度超承载能力使用，超高和超载使用将影响支柱的稳定性，甚至发生安全事故；也正因为这个原因，本着客户至以上，一切从客户的利益出发的原则，乾坤矿装不提供定制和特殊规格的制作。为此，很多客户不理解，指责我们不满足客户需求。
其实，这款支柱自从研发十年来，我们的客户遍布全国各地，得到了客户的一致好评，虽然我们拒绝过不少的客户，但十年来，我们从没有因为质量和使用问题接到客户投诉，是一款轻便、简单、实用、实惠的好产品。
便携式螺旋支柱适用范围：
1、所有采场风爆工、出渣工、支护工作业时；
2、顶板破碎、倒三角节理发育、岩石不稳固的掘进工程作业时；
3、巷道破碎进行永久支护前。
便携式螺旋支柱使用方法和要求：
1、作业人员经过通风 、洒水、处理完松石后方可进行螺旋支柱支护；对上盘不稳固的采场要用锚杆和螺旋支柱结合支护。
2、支护时首先要根据矿体倾角或岩石破碎情况选择好支柱使用地点，在支柱的上下端均垫加长度适宜的木板，沿进入作业面的方向向前逐根支护，调整支柱顶住顶底板，用套管将丝杠拧紧确认无误后，方可进行作业。对当场用两根撬棍也无法撬下、需动炮处理的松石，对顶板破碎及上下盘围岩滑帮比较明显的采场，对上部有采空区的地点，必须进行加密支护。
3、便携式螺旋支柱支护时必须根据作业面的采幅宽度和顶板压力来确定使用支柱的数量，每个矿房不少于15根螺旋支柱。2米以上采幅采用双排支柱支护，1.5米以下的采幅采用单排支护，但不论是单排还是双排支柱支护，顶部都必须加承压板、木板等护住顶板，以加大接触面积。
4、便携式螺旋支柱不能超高度超承载能力使用（具体要求见附表），超高和超载使用将影响支柱的稳定性，甚至发生安全事故。
5、作业过程中，作业人员要经常检查丝杠松紧和顶板变化情况，及时将支柱拧紧，确保作业安全。
6、风爆工装药结束后，要按顺序由前向后依次拆卸支柱并清点数量；拆卸支柱时要及时观察顶板变化情况，发现异常立即停止拆卸，迅速撤离。
7、出渣工和支护工作业完毕后，须对丝杠重新紧固确认无误方可离开作业现场。撤下来的支柱须将螺母调至最低点，将丝杠置于套管内进行防护。
便携式螺旋支柱使用规定
1、无论作业现场的岩石结构是否存在危险，出渣工、风爆工在进行采矿或掘进作业时必须使用、支护工在顺路支护时必须使用、使用时必须按照上述方法规范支护。
2、把螺旋支柱的使用作为作业现场安全确认的重要内容，带班长或跟班领导必须在确认卡上填写支柱使用情况。
3、螺旋支柱要作为工具进行管理，要及时涂油防锈。使用时必须轻拿轻放，不得随意乱扔。
4、支柱外表出现损伤（如开裂、压扁、明显弯曲等）不能继续使用。
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