巷道過(guò)斷層安全生產(chǎn)技術(shù)措施探討

趙彥軍

（霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033100）

巷道在掘進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常遇斷層構(gòu)造帶，受地質(zhì)構(gòu)造影響，大大降低了頂板穩(wěn)定性，巷道過(guò)斷層掘進(jìn)期間面臨著巷道掘進(jìn)效率低、頂板支護(hù)困難、圍巖塑性變形等困難，很容易發(fā)生頂板冒頂、片幫等事故。以店坪煤礦2003巷為研究對(duì)象，提出了巷道過(guò)斷層期間的巷道安全施工方法、安全支護(hù)工藝、安全技術(shù)措施等，確保巷道安全快速掘進(jìn)。

1 概況

店坪煤礦2003巷位于井田830水平二采區(qū)北翼，東為井田邊界，西為830南翼系統(tǒng)大巷，南為204工作面（未采），北為202采空區(qū)，工作面沿5#煤層布置，煤層平均厚度為3.1m，巷道直接頂主要以砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度為3.3m，基本頂主要以粉砂巖為主，平均厚度為7.9m。2003巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1210m，巷道斷面規(guī)格：寬×高=4800×3000mm，采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，采用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。頂板每排5根錨桿，錨桿長(zhǎng)度為2.0m，錨桿間距為1.1m，排距為1.0m，頂板錨索長(zhǎng)度為5.3m，每排施工兩根，錨索間距為2.0m，排距為3.0m。目前2003巷已掘進(jìn)490m。

根據(jù)地測(cè)科提供資料顯示，2003巷掘進(jìn)至550m處將揭露f0逆斷層，斷層落差2.0m，傾角55°，如圖1所示。

圖1 店坪煤礦2003巷過(guò)f0斷層剖面示意圖

2 過(guò)斷層安全施工方法

2.1 施工工藝

2003巷前期采用EBZ-200型半煤巖掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，當(dāng)巷道掘進(jìn)至f0斷層帶附近時(shí)，采用松動(dòng)爆破上山掘進(jìn)施工工藝。

（1）當(dāng)巷道掘進(jìn)530m處時(shí)（距F0斷層20m），施工巷道以6°仰角上山掘進(jìn)，上山掘進(jìn)時(shí)頂?shù)装迳仙狡露纫恢?，確保巷道高度不變。

（2）采用松動(dòng)爆破施工工藝，施工巷道一個(gè)斷面共計(jì)施工三排松動(dòng)爆破孔，每排5個(gè)，炮孔成6°仰角布置，炮孔深度為1.0m。

（3）炮孔施工完后，在炮孔內(nèi)依次填裝藥卷、雷管（正向裝藥），每個(gè)炮孔內(nèi)填裝一支藥卷及雷管，水炮泥、炮泥封孔。

（4）爆破施工時(shí)每次爆破炮眼數(shù)量不得超過(guò)5個(gè)，爆破后及時(shí)對(duì)空頂處頂板施工永久支護(hù)。

（5）當(dāng)巷道過(guò)斷層帶5m后，施工巷道頂板將遇到斷層上盤(pán)煤層頂板，此時(shí)及時(shí)調(diào)整巷道掘進(jìn)坡度，并沿?cái)鄬由媳P(pán)煤層頂?shù)装迤叫芯蜻M(jìn)，繼續(xù)采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)施工工藝。

2.2 支護(hù)工藝

在斷層下盤(pán)破頂巖及在上盤(pán)處留頂煤施工時(shí)，采用組合錨索、鋼帶、注漿、鋼棚聯(lián)合支護(hù)。

（1）當(dāng)巷道掘進(jìn)至530m處時(shí)對(duì)原支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化。由于2003巷在下盤(pán)上山掘進(jìn)時(shí)需破頂板巖層，而2003巷頂板直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，巖層穩(wěn)定性相對(duì)較差，頂板破碎在0～1.5m范圍內(nèi)，所以在斷層上盤(pán)掘進(jìn)時(shí)，采用密集錨索網(wǎng)及鋼帶支護(hù)。方案如下：① 頂板每排布置6根長(zhǎng)度為2.5m，直徑為22mm的左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間距為0.9m，錨桿排距為1.0m；② 頂板鋼帶采用長(zhǎng)度為4.5m，寬度為0.28m的“JW”型鋼帶，每排錨桿穿插在鋼帶上，鋼帶與錨桿配套使用；頂板每隔3.0m施工兩組組合錨索，每組組合錨索由規(guī)格為長(zhǎng)×寬=0.5×0.5m鋼托板及五根錨索組成，錨索長(zhǎng)度為8.0m，組合錨索間距為2.0m，如圖2所示。

（2）當(dāng)巷道掘進(jìn)至斷層上盤(pán)時(shí)，需預(yù)留頂板三角煤柱，三角煤柱厚度為0～1.2m，由于5#煤層極不穩(wěn)定，決定在原永久支護(hù)基礎(chǔ)上，對(duì)頂板三角煤柱采取注漿、架棚等支護(hù)，施工方法如下：① 施工巷道在上盤(pán)掘進(jìn)前，對(duì)頂板預(yù)留三角煤柱進(jìn)行注漿支護(hù)，漿液采用馬麗散混合粘劑，工作面共布置一排注漿孔（共計(jì)3個(gè)），注漿鉆孔施工在設(shè)計(jì)頂板位置，鉆孔與頂板平行布置，鉆孔深度為5.0m，鉆孔施工后采用注漿泵對(duì)三角煤柱進(jìn)行注漿，注漿2h后方可繼續(xù)掘進(jìn)；② 巷道在上盤(pán)掘進(jìn)后及時(shí)施工永久支護(hù)（與下盤(pán)處永久支護(hù)相同），永久支護(hù)施工完后，在其下方架設(shè)工字鋼棚，鋼棚間距為1.0m，由于鋼棚架設(shè)在傾斜巷道內(nèi)，為保證鋼棚架設(shè)安全，在相鄰兩架鋼棚之間采用連接桿進(jìn)行固定，鋼棚與頂板之間采用背板填充嚴(yán)實(shí)。

圖2 2003上山掘進(jìn)過(guò)f0斷層支護(hù)示意圖

3 安全技術(shù)措施

（1）巷道在斷層下盤(pán)上山掘進(jìn)破頂巖期間，每掘進(jìn)3m應(yīng)施工一個(gè)頂板離層觀測(cè)孔，觀測(cè)孔深度不得低于8.0m，觀測(cè)上覆巖層離層情況，發(fā)現(xiàn)頂板離層時(shí)必須及時(shí)采取有效的控制措施。

（2）在上山掘進(jìn)期間，頂板錨桿、錨索預(yù)緊力必須符合設(shè)計(jì)要求，錨桿預(yù)緊力不得低于200N?m，錨索預(yù)緊力不得低于24MPa，同時(shí)錨桿、錨索錨固端必須位于頂板穩(wěn)定堅(jiān)硬巖層內(nèi)，錨桿錨固長(zhǎng)度不得低于0.9m，錨索錨固長(zhǎng)度不得低于1.5m。

（3）采用松動(dòng)爆破時(shí)必須控制炮孔裝藥量及一次性爆破炮孔數(shù)量，每個(gè)炮孔裝藥量不得超過(guò)300g，每次爆破炮孔數(shù)量不得超過(guò)5個(gè)，封孔長(zhǎng)度不得低于0.5m。

（4）巷道松動(dòng)爆破后必須及時(shí)對(duì)頂板補(bǔ)打支護(hù)。當(dāng)巷道過(guò)斷層帶時(shí)，巷道掘進(jìn)進(jìn)度控制在0.8m范圍內(nèi)。

（5）巷道在上山掘進(jìn)時(shí)，必須在工作面迎頭安裝前探梁超前支護(hù)，巷道爆破后出煤、支護(hù)必須在超前支護(hù)掩護(hù)下施工。

（6）施工巷道在斷層上盤(pán)上山掘進(jìn)預(yù)留頂煤時(shí)，必須確保錨索網(wǎng)、注漿、鋼棚聯(lián)合支護(hù)有效。

（7）在進(jìn)行注漿支護(hù)期間，必須確保工作面煤體有漿液滲出現(xiàn)象時(shí)方可停止注漿，發(fā)現(xiàn)三角煤柱內(nèi)漿液分布不均勻或粘接效果不佳時(shí)必須再次進(jìn)行注漿。

4 結(jié)語(yǔ)

方山店坪煤礦2003巷過(guò)f0斷層期間，采取了合理有效的施工方法、支護(hù)工藝以及安全技術(shù)措施，平均掘進(jìn)進(jìn)度3.0m/d，掘進(jìn)時(shí)頂板未出現(xiàn)變形、破碎、離層現(xiàn)象，保證了巷道安全順利過(guò)f0斷層，取得了顯著成效。