高瓦斯防突工作面過斷層施工研究

摘 要:高瓦斯防突工作面同時受承壓水威脅的巷道安全地通過構造區，對煤礦的安全生產是非常重要的。一般構造區附近頂板破碎，煤層厚度變薄，煤層傾角變化較大，特別是瓦斯大、水大，往往造成瓦斯事故或透水事故，所以掘進工作面過構造區，必須制定嚴密的安全技術措施。

關鍵詞:高瓦斯防突過斷層

中圖分類號:TU7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0073-01

1 現場概況

晉煤集團成莊礦4#風井進風聯絡2巷、3巷為高瓦斯防突工作面，同時受承壓水威脅，施工斷面較大:寬為5.8m，高為4.35m。正常施工方法為150綜掘機割煤，高強錨桿、錨索加w鋼帶聯合支護方式，目前2巷已施工100m，距斷層還有約80m;3巷工作面已施工180m，距斷層還有約10m。根據F104正斷層臨時地質預測預報(第1號)，四號風井進風聯絡2巷、3巷工作面迎頭揭露正斷層F104:H=1.5～2.0m，走向為92°，傾向為358°，傾角為30°。根據地質探測鉆孔分析，4#風井進風聯絡3巷工作面現掘進位置正處于正斷層F104的下盤區域，斷層面還未完全揭露，受F104正斷層斷裂錯動影響，斷層面附近頂板破碎，煤層厚度變薄，煤層傾角變化較大。同時，預計進風聯絡2巷掘進至4105巷以北185～195m范圍內也將揭露正斷層F104。正斷層F104對巷道掘進影響范圍為斷層面發育位置前后30m區域。

2 施工方法及要求

(1)在斷層施工范圍內頂板采用錨索補強方式，頂錨索由原來的2-1-2布置改為2-2-2布置。

(2)受斷層影響，排距由1000mm縮小為800mm，當W鋼帶無法緊貼巷道頂板時，可采用單體錨桿進行支護，單體錨桿間距縮小為800mm，當煤體正常后恢復原排距支護。

(3)過斷層期間，每排在工作面迎頭中上部補打7～8根玻璃鋼錨桿來加固煤體，防止片幫傷人。

(4)在掘進通過F104正斷層過程中，要及時調整巷道掘進坡度，向前掘進過程中應適當下臥逐漸過渡至斷層的上盤(下降盤)，轉變為沿煤層頂板掘進。

(5)過斷層期間煤體中錨桿錨固力達不到設計要求時，可采取注漿對煤體進行加固。

①注漿孔布置:

煤體完好時每5m施工上下兩孔、煤體酥軟或破碎每3m施工上下兩孔，1#孔深3m，施工距底板1m處垂直煤壁，水平施工;2#孔深3m，施工于距頂板0.6m處垂直煤壁，水平施工。

成孔:使用MTQ—50型幫鉆機打孔，鉆頭直徑φ30mm雙翼或φ42mm麻花鉆頭。

注漿順序:注漿均由低到高施工，順序:1#→2#孔，下方注漿一天后方可注上方。

注漿方式:埋孔口注漿管，全長一次注漿。

注漿材料及配比:

正常注漿時，使用525#(42.5MPa)普通硅酸鹽水泥配合XPM添加劑制備素水泥漿;若淺孔注漿時，漏漿嚴重，則采用壓注水泥—水玻璃雙液漿的方法，使其快速凝固，減少漏漿量。

添加劑配比:使用XPM添加劑，添加劑用量為水泥重量的8%～10%。

水灰比:使用XPM添加劑，水泥漿的水灰比0.5∶1～0.8∶1(重量比)，先稀后稠(根據現場注漿情況在小范圍內調整)。

水泥—水玻璃配比:使用水泥—水玻璃漿液時，水泥漿配比不變。水玻璃濃度48～55Be’(根據現場情況進行調整):水泥漿和水玻璃的體積比1∶0.4～1∶0.6。

封孔材料:使用速凝劑固定孔口注漿管并封孔。

注漿壓力:注漿過程中，加強注漿量觀察，出現壓力降低，出現大量漏漿或是壓力升高時，達到5～7MPa時，必須停止注漿工作。

②材料及施工機具明細:

加固材料:M=2.8-3.2Be’=48-55水玻璃;525#硅酸鹽水泥(注漿);XPM漿添加劑;焊管6分×800mm，一端帶螺紋孔口管;白塑料管外徑φ20射漿管;6分球閥;固定孔口管用速凝劑。

加固施工所需機具、設備:B19、￠38mm，10×1.5m接長鉆桿、麻花鉆桿(1.5m)及接頭;B19連接器; 30mm，雙翼、φ42mm，麻花鉆頭;MTQ—50型幫錨桿機;一臺CBY-30/12.0高壓注漿泵(配雙液槍);一臺LJ-300Q攪拌機;φ19高壓膠管(帶接頭);自制注漿轉換接頭(帶壓力表)

(6)過斷層期間如需要放炮或采用架棚支護則需另行制定安全技術措施。

(7)瓦斯釋放孔施工參數及要求

每次預測前按工作面煤體中1個/m2(構造煤以及斷層面附近按2個/m2)布置孔深15m瓦斯釋放孔，投影孔深必須保證不少于7m的超前距，且貫穿全煤厚，同時兩側邊緣鉆孔終孔位置必須超出巷幫5m。

打完釋放孔釋放6h后再進行預測。

當T1、T2達到0.4％工作面停止割煤查明原因，首先1個/m2施工孔徑95mm的(因故未使用95mm直徑鉆頭的可使用76mm鉆頭)瓦斯釋放孔打5m走3m，當釋放孔施工完畢、且查明原因后且T1、T2降低至0.3％方可掘進。

瓦斯含量未超過8m3/t工作面方可掘進。

3 安全技術措施

所有施工人員要密切注意巷道的地質構造壓力情況，注意觀察巷道頂板壓力情況，掌握冒頂預兆知識，確保該工作面的安全生產。

如遇地質條件發現變化立即停止掘進，與相關科室聯系，待采取措施后方可繼續向前掘進。

嚴禁超空頂作業，加強工程質量管理，禁止隨意改變支護方式，不合格的材料不能使用。

遇頂板冒落時，及時采取措施，并盡可能縮小空頂距。

過斷層掘進施工中或施工排放孔(釋放孔)時要嚴格執行敲幫問頂制度。找掉時，人員應站于永久支護下進行，找掉的全過程，班長應派一名有經驗的老工人負責觀山，并保證退路暢通;班長統一指揮，作業人員配合密切，防止冒落，片幫傷人事故發生，一旦發現巷道有異常情況，迅速把人撤到安全地點，采取有效措施后，再作業。

打孔時若出現頂鉆、夾鉆、噴孔或瓦斯涌出等異常情況時要立即停止作業，立即匯報通風、安檢、調度等相關單位，待采取措施后方可向前施工。

班組長要隨身攜帶便攜儀，只準瓦斯濃度不超過1.0%時方可作業。

注漿如需使用高凳時，高凳要放置平穩，不松動，不晃動，無安全隱患方可作業。

嚴格控制漿液配比，攪拌人員嚴格掌握漿液濃度，嚴防雜物混入。

根據注漿情況，適時調整注漿壓力和漿液凝固時間，保證注漿效果。

注漿過程充分保證設備的正常運行，嚴禁停電、停水。

所有人員學習本措施后方可上崗作業。

4 結語

通過以上安全技術措施，四號風井進風聯絡3巷不僅安全順利地通過了斷層，隨后四號風井進風聯絡2巷也安全順利通過了斷層。它為今后我礦高瓦斯防突工作面過斷層提供了寶貴的經驗和技術支撐。