掘進工作面安全過斷層破碎帶技術措施研究

張孝明

（大同煤礦集團云岡礦，山西 大同 037000）

1 概況

大同煤礦集團云岡礦311軌道巷位于12#層311盤區，12#煤層平均煤厚1.52m，煤層中含有一層0.3～0.5m厚的夾石，煤層平均傾角2.5°。311軌道巷設計長度為460m，主要擔負著311盤區輔助運輸任務，巷道斷面規格為寬×高=4.5×3.0m，311軌道巷采用綜合機械化工藝，沿12#煤層頂板掘進，巷道坡度隨12#煤層頂板變化而變化。311軌道巷直接頂主要以泥巖、細粉砂巖混合夾雜為主，巖石平均厚度為4.8m，巖石硬度系數小且易破碎；基本頂主要以粗砂巖為主，平均厚度為7.9m；基本底主要以炭質泥巖為主，平均厚度為4.2m。

根據云岡礦地測科提供資料顯示，311軌道巷掘進至270m處將揭露一條F17正斷層，斷層落差為2.4m，傾角為65°。初步支護設計采用錨桿、錨索、鋼帶、金屬網進行聯合支護，在過F17斷層前，探討了過斷層破碎帶期間采用初步設計支護可能無法滿足相關需要，提出了合理有效的支護措施及安全管理措施，力求保證施工巷道安全順利過斷層破碎帶。

圖1 12#層311軌道巷過斷層破碎帶走向剖面圖

2 施工技術措施分析

2.1 優化掘進施工工藝

由于F17斷層落差為2.4m，工作面煤層出現下移，若采用強行破頂煤過斷層時不僅施工困難、破巖量大、煤柱回收效率低，而且受構造應力影響，在過斷層帶期間頂板很容易出現垮落，發生重大事故。為此，決定采用松動爆破俯斜過斷層破碎帶施工工藝。施工方法如下：

（1）以地測科提供斷層位置資料為依據，311軌道巷在掘進至距斷層帶50m處時開始探巷，探巷30m掘進20m，當巷道掘進至280m處時采用松動爆破施工工藝。

（2）當巷道掘進至282m處且明確斷層位置時，巷道以8°俯角留頂煤破底巖下山掘進，在掘進過程中嚴禁空頂作業，頂板及時補打永久支護。

（3）當巷道下山掘進18m后巷道頂板將進入F17斷層上盤巖石層，底板揭露4#煤層，此時及時調整工作面掘進角度，沿巷道頂底板平行掘進，如圖1所示。

2.2 優化支護工藝

311軌道巷在282m處開始以8°俯角下山掘進，在下山掘進段施工巷道頂板將預留三角煤柱，三角煤柱厚度為0～2.4m，而311軌道巷掘進煤層為石炭系煤層，煤層不穩定，在構造應力、采動壓力、爆破震動的作用下三角煤柱很難預留，一旦三角煤柱出現大面積垮落，頂板出現高達2.4m高冒區，不僅加大了支護難度，而且很容易造成瓦斯積聚，所以在進行下山掘進時必須采取有效措施加強三角煤柱穩定性。

（1）311軌道巷下山掘進時，采用永久支護與密集撞楔超前支護聯合對三角煤柱進行維護，撞楔支護由長度3.5m、Φ30mm鋼針組成。

（2）當巷道掘進至282m處時進行定線，確定施工巷道下山掘進時頂板位置，頂板位置確定后在頂板處施工一排密集鉆孔，鉆孔布置角度為8°，鉆孔采用Y-28型鉆機進行施工，鉆孔長度為3.7m，Φ42mm。每排布置10個鉆孔，鉆孔間距為0.4m。

（3）鉆孔施工完后在鉆孔內依次填裝錨固劑、鋼針，并采用手持鉆機對鋼針進行加壓錨桿，錨固時間不得低于60s，鋼針施工完后確保鋼針與設計頂板平行。

（4）鋼針施工完2h后方可爆破掘進，在下山掘進時每茬進度不得超過1.0m，爆破掘進后及時對頂板施工永久支護。頂板永久支護采用錨桿配套鋼帶、錨索聯合支護。頂板每排布置5根錨桿，錨桿施工在撞楔超前支護間隙處，采用長度為4.0m鋼帶將其與頂板進行錨固。頂板錨索采用長度為8.3m預應力鋼絞線，每排施工三根錨索，錨索間距為1.8m，排距為2.0m，每根錨索下方配套一根長度為0.8m工字鋼梁。

（5）當巷道下山掘進2.0m后及時補打第二排撞楔支護，第二排撞楔支護與第一排施工工藝相同且交錯布置，交錯重疊長度為1.5m，依次類推直至311軌道巷下山掘進完成。

2.3 安全管理措施

（1）311軌道巷在過斷層期間每班在開工前必須對巷道進行探巷，探巷深度不得低于30m，在探巷過程中隨時觀察鉆孔內出水情況、氣體涌出情況，并及時對探巷結果進行記錄。

（2）311軌道巷在下山掘進時應控制好下山坡度，在下山掘進時每班應有一名專業技術人員現場給線指導施工，防止因坡度過大或過小造成過斷后找煤困難。

（3）在下山掘進期間，巷道頂板施工撞楔超前支護鉆孔時，應確保鉆孔布置角度與下山角度一致，鉆孔施工后及時采用風管對鉆孔內巖塵進行清理，防止巖塵堵塞鉆孔造成樹脂錨固不牢固。

（4）在對撞楔超前支護進行錨固時，錨固時間必須符合設計要求（不得低于60s），錨固2h后必須及時對每一根超前支護進行拉拔力實驗，錨固失效的超前支護必須重新補打。

（5）采用松動爆破下山掘進時，炮孔深度不得低于0.6m，控制深度在1.0m為宜，每孔裝藥量不得超過300g，且在爆破施工時每次爆破炮眼數量不得超過3個。

（6）在松動爆破施工期間隨時觀察頂板變化動態，頂板出現離層、局部冒頂時必須及時采取合理有效的支護措施，同時爆破后必須及時對頂板施工永久支護，空頂距不得超過0.8m，嚴禁超空頂作業。

（7）當311軌道巷下山掘進到位后，應及時觀察頂板煤巖層情況，若頂板為煤層或巖層時必須施工鉆孔進行找煤，確保巷道過斷后繼續沿12#煤層頂板平行掘進。

3 結語

在311軌道巷過斷層期間，采取了合理有效的施工工藝、支護工藝以及安全管理措施，有效解決了巷道過斷層時頂板破碎支護困難、頂板難以預留等技術難題，提高了施工巷道掘進效率，保證了巷道過斷層期間頂板穩定性，確保了煤礦安全生產，取得了顯著的效益。