采区；矿井有立井2个，主井承担全矿井煤炭提升和进风任务，副井承担全矿井提矸、下料、升降人员任务；另有斜井4个，东一斜井承担11采区上下山回风任务，西四斜井承担14采区回风任务，12采区2个斜井分别承担12采区回风和矿井进风任务。矿井开采深度为+250m～-230m,采区平均走向长1200m,平均倾向长1000～1200m,工作面平均长度120m。
该矿选用走向长壁后退式采煤方法，用全部跨落法管理顶板，主要为炮采。
中部水仓(外)主井副井中部水仓(内)13采区铁生沟矿采掘工程布置平面示意图充电硐室中部泵房13031工作面15151515采采采采区区区区皮轨回带道风下下下山山山西运输大巷东运输大巷炸药库11091工作面14131工作面东五风井14采区12采区12采区总回风11采区14采区总回风11采区总回风图1.1 铁生沟煤矿采掘工程布臵
1.2.2通风方式
该矿采用两翼对角抽出式和采区小风井独立进、回风相结合的通风方式。全矿井现有3个进风井(主井、副井、西二采区进风斜井)，3个回风井(西二、西四、东一采区回风井)，回采工作面采用“U”通风，掘进工作面采用局部通风机压入式通风。矿井通风方法为抽出式。 1.2.3现主要生产煤层、采区、工作面情况
井田地质构造复杂程度属简单，矿井地质条件分类为Ⅰ类二型矿井，主采
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煤层为山西组二1煤层，走向近东西，倾向北稍偏西，煤种为无烟粉煤。至今有22个工作面已回采，目前11采区上下山、12采区正在回采中，15采区为准备采区。
现12采区布臵一个12101工作面生产，工作面月产量在3万t，年产量可达36万t；11采区上山布臵一个11111工作面生产，月产量在3～3.2万t，年产量在36～38万t。工作面采用2.6m兀型钢梁配合DZ—22型单体液柱支护，刮板机型号为SGW-220，下巷铺设SGW-40T和DSG-650皮带各一部。月产量8万t左右。
11采区下山11150工作面上、下巷、15采区回风巷。煤巷掘进：下巷采用风镐配合松动炮进行作业，上巷采用EBZ-160型掘进机作业，支护形式有U36拱型支架、12#工字钢梯形棚支护，岩巷掘进：YT-24型气腿式凿岩机打眼，煤矿用2#乳化炸药毫秒延期电雷管爆破；支护形式为锚喷支护(选用L=2000mm，Ф=22mm，长2250 mm钢筋锚杆)。11采区下山11150工作面设计可采长度为790m，采用下宽6 m U36可缩性支架喷浆联合支护。 1.3主要研究内容
在对铁生沟煤矿地质开采条件进行调研的基础上，针对该矿在开采过程中存在的支护问题开展以下研究：
(1)对原有支护措施及其影响进行分析与评价；
(2)针对该矿煤层松散、强度极低的特殊情况，进行注水增强试验，并提出相应的增强技术措施。
(3)系统考虑影响该矿开采支护的各种因素，对改进后的支护形式进行全面理论分析，提供支护机理等理论依据及其应该采用的支护技术综合配套措
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施。
2 支护改革前的调查分析
2.1矿压情况
根据地质报告，铁生沟井田整个地质岩层较软，围岩自身的稳定性较差。在巷道的掘进过程中，岩层蠕动挤压情况严重。巷道掘出后，矿压显现十分明显，巷道很难稳定。又因在煤层顶部37米和74米处含有两层砂岩含水层，在工作面推进过程中，岩体破坏导致工作面出水，
宽由4.6米变为1.8-2.0米变形后高度由2.7米为1.4-1.8米淹没工作面10次之多。掘进过程中经常出现淋水或滴水现象，从而恶化工作面的工作环境，造成支柱钻底。巷道拱形支架在围岩压力下的变形如图2.1所示。
梯形支架的变形前后断面对比图则如图2.2、2.3所示。
工字钢梁巷道原设计断面面积为10平方米，高度为2.7米，下净宽为4.6米，扎角72°；变形后断面面积为平方米，高度为1.4-1.8米，下净宽由原4.6米变为1.8-2.0米图2.1 巷道拱形支架变形示意图 工字钢梁.3米米工字钢腿工字钢腿工字钢腿2.2米工字钢点柱行人侧.6米工字钢点柱行人侧底板 底板 底板 米；方木原14141工作面上下巷支护断面图 图2.2原14141工作面上下巷支护断面图 图2.3 原14141工作面上下巷变形后的断面图
原14141工作面上下巷支护变形后的断面图 12
2.2支护改革前巷道情况
由于铁生沟煤矿的地质特点，围岩自身稳定性较差，巷道支架承受很大的压力，巷道支护十分困难。巷道破坏极为严重，一般七天左右巷道就会出现严重破坏。每隔三五天就需要维修。8m2左右的巷道断面变为2m2左右，最严重的地方不足1m2 ，从而形成爬行巷道，影响行人、运输、通风和正常的安全生产(见图2.4、2.5)。
图2.4 巷道变形实例照片
图2.5 巷道维修前后实例照片 13 2.3 巷道片帮、冒顶原因
义煤集团公司铁生煤矿所采煤层为二1煤，属“三软”煤层。该煤层属裂隙、孔隙发育煤层，但过渡孔占优，渗透较难，属难注水煤层，该煤层原生裂隙发育中等，但一旦应力状态改变，次生裂隙极度发育，煤体呈松软易碎的特点，属难湿润煤层，随着巷道的开掘，极易引起片帮、冒顶事故。
引起巷道片帮、冒顶原因较多，根据我国煤矿发生的各种巷道冒顶、片帮事故分析，其原因主要由自然地质因素、工程质量因素、采掘工程影响以及未严格执行顶板安全管理制度，其中自然地质因素及采掘工程因素在铁生沟矿“三软”煤层巷道掘进中引起片帮和冒顶因素中占主导地位，由于三软煤层煤体强度低，在巷道掘进时，围岩内产生应力重新分布，巷道周围形成切向应力集中现象，最大切向应力发生在巷道周边，在此集中应力作用下，极易发生片帮和冒顶现象。
巷道周围的煤体在巷道刚刚掘出之后，在地应力的轻微扰动下，煤体就发生松软现象。犹如散沙一般，再加上铁生沟煤矿的煤属于光煤，媒体颗粒之间的摩擦系数很小，根本没有自身稳定能力，煤壁一旦有自由面出现，马上就会出现坍塌，向下流动的现象。 2.4 支护改革的重要性
“三软”不稳定煤层，松软围岩条件下的巷道支护，一直是困绕铁生矿支护的难题。先后历经多次改革试验虽然取得了一定的效果，但仍然都没能从根本上有效解决巷道的支护问题，难以满足生产需要。 2.5 巷道支护历程
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