掘進巷道過斷層破碎帶安全技術(shù)研究

付 鵬

（山西高河能源有限公司，山西 長治 047100）

1 工作面簡介

山西高河能源有限公司W(wǎng)4307回風順槽設(shè)計長度為2066m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=5.0×4.5m。巷道掘進煤層為3#煤層，平均厚度為6.5m，距煤層底板1.15m有0.18m夾矸，夾矸為炭質(zhì)泥巖。

3#煤層頂板含有偽頂，主要以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為1.25m；偽頂之上為細粒砂巖-砂質(zhì)泥巖直接頂，厚度5.6m，灰色，中厚層狀；基本頂主要以中粒砂巖-泥巖-砂質(zhì)泥巖-泥巖-細粒砂巖-泥巖構(gòu)成混合巖層，平均厚度為24.65m。

W4307回風順槽在開口處向西810m（FH13導(dǎo)線點向前48m）處有Fw174斷層。根據(jù)W4307回風順槽現(xiàn)場揭露情況，F(xiàn)w174斷層為逆斷層，斷層落差約2m，傾角60°，斷層走向為N4°E，與巷道夾角40°。預(yù)計巷道掘進過程中影響范圍為揭露斷層前5m，揭露斷層后影響為25m，斷層影響區(qū)域，煤質(zhì)較破碎。

W4307回風順槽采用綜掘機沿煤層底板掘進，預(yù)計從W4307回風順槽開口處向西掘810m（導(dǎo)線點WH13向前48m）揭露Fw174斷層，揭露斷層面后，巷道按6°下山留底煤掘進到下盤煤層底板后，繼續(xù)沿煤層底板掘進。

2 過斷層破碎區(qū)域支護措施

為了防止掘進巷道過斷層期間頂板出現(xiàn)冒頂、垮落事故，決定過斷層期間對施工巷道頂板采取注漿+架設(shè)鋼棚進行聯(lián)合支護。

2.1 注漿施工工藝

2.1.1 注漿鉆孔位置

（1）頂板注漿鉆孔。在W4307回風順槽頂板向下0.5m處與頂板仰角斜25°施工4個注漿孔（注漿孔位置可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整），間距為1.0m，深度均為6.0m ,鉆孔排距為3.0m，孔徑Ф42mm。

（2）巷幫注漿鉆孔。幫部頂板向下0.8m、2.5m處與巷幫側(cè)斜30°分別施工2個注漿孔，注漿鉆孔深度均為6.0m，鉆孔排距為1.2m，孔徑Ф42mm，注漿滯后W4307回風順槽掘進工作面5m。

2.1.2 注漿施工工序

（1）安裝注漿管。注漿鉆孔施工完后，檢查鉆孔是否合格，并清理鉆孔內(nèi)煤屑。鉆孔檢查合格后，將注漿管裝入孔中并固定牢固，注漿管長度為2.0m，利用專用封孔器對鉆孔進行封孔處理。

（2）管路連接。由于注漿泵采用壓風作為動力，管路連接前應(yīng)對壓風管路破損情況進行檢查，并通風排除管路內(nèi)異物。壓風管路確認無誤后，采用U型卡將管路與注漿泵連接，并開啟風閥。

（3）注漿液調(diào)配。施工巷道注漿液采用馬麗散與催化劑混合液。首先打開馬麗散氣動閥門，當馬麗散在出料管口流出的時候關(guān)閉氣動閥門，開啟催化劑氣動閥門，當催化劑流出的時候關(guān)閉閥門，然后同時開啟馬麗散與催化劑氣動閥門并調(diào)試流量，比例控制在1:1。

（4）注漿。采用專用高壓注漿泵向鉆孔內(nèi)注漿，注漿壓力控制在0.5～2.0MPa之間。注漿期間發(fā)現(xiàn)煤體有漿液滲出時立即停止注漿，并觀察漿液凝固效果及加固效果，注漿結(jié)束3h后，方可進行掘進作業(yè)。

2.2 架棚工藝

（1）架棚規(guī)格及組成。W4307回風順槽架設(shè)的支護棚主要由U29型鋼制成，鋼棚為矩形斷面，斷面規(guī)格為寬×高=5.0×4.2m。鋼棚主要由4根棚腿（2.5m）、1根頂梁（5.0m）、兩個棚腿底座、卡纜等部分組成。

（2）鋼棚底座安裝。鋼棚滯后工作面5.0m處并由外向里依次進行架設(shè)。首先對鋼棚架設(shè)位置進行起底澆筑，確保鋼棚架設(shè)牢固，鋼棚底座與底板澆筑面采用地錨固定，同一架鋼棚兩個底座在水平面高低差不得超過0.05m。

（3）棚腿安裝。棚腿與底座采用4根16#螺栓進行連接并采用螺母預(yù)緊固定，第二節(jié)棚腿與第一節(jié)棚腿對插安裝并采用卡纜進行預(yù)緊，預(yù)緊力不得低于200N·m。棚腿安裝后在巷幫施工兩根錨桿并采用抱箍將棚腿與巷幫進行固定。

（4）頂梁安裝。鋼棚棚腿安裝后，將頂梁與棚腿對接并采用卡纜固定預(yù)緊，相鄰兩架鋼棚架設(shè)完成后，在鋼棚頂板與頂板之間采用水泥背板背牢，如圖1所示。

3 安全施工技術(shù)措施

3.1 注漿安全技術(shù)措施

（1）注漿鉆孔施工前，應(yīng)在鉆場內(nèi)安裝有害氣體監(jiān)測裝置，鉆孔施工過程中應(yīng)安排專職的瓦檢工對鉆場附近有害氣體進行檢查，當瓦斯?jié)舛瘸^0.8%時嚴禁鉆孔施工。

（2）注漿前將管路連接好并對管路、接頭、閥門、壓力表等完好情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)管路跑風、接頭漏風、閥門松動以及壓力表不顯示時必須及時更換。

（3）由于W4307回風順槽注漿鉆孔傾角較大，為了提高注漿效果及施工安全，注漿鉆孔封孔長度不得低于0.3m，封孔質(zhì)量必須合格。在鉆孔埋管前嚴禁打開風閥，注漿時施工人員站在距注漿地點5.0m外上風側(cè)處。

圖1 W4307回風順槽破碎頂板“注漿+鋼棚”支護

（4）注漿施工時應(yīng)撤出工作面所有施工人員，注漿人員應(yīng)穿著防護服并佩戴防護用品，在注漿地點附近應(yīng)提前準備足量清潔用水，如漿液不慎濺到皮膚或眼睛，應(yīng)立即用大量清水沖洗。

（5）注漿時由“中間向兩幫”的順序進行施工，注漿時嚴格控制好注漿壓力，發(fā)現(xiàn)封口處跑漿、冒漿現(xiàn)象時，應(yīng)調(diào)節(jié)注漿閥門減小注漿量；發(fā)現(xiàn)管路爆裂、接頭竄液時必須立即停止注漿，及時更換。

（6）在調(diào)配注漿液時，馬麗散與催化劑配比必須符合設(shè)計要求，保證漿液黏度。在注漿時應(yīng)控制好注漿壓力，注漿壓力過大很容易造成壓力爆破傷人，壓力過小不利于漿液完全深入巖體裂隙中。

（7）注漿過程中應(yīng)隨時觀察壓力表變化情況，注漿時發(fā)現(xiàn)壓力加大、注漿量減小時，多為管路堵塞，應(yīng)及時對注漿管路進行疏通；注漿過程中發(fā)現(xiàn)煤巖體滲液或鄰孔竄液時必須立即停止注漿。

3.2 架棚安全技術(shù)措施

（1）鋼棚架設(shè)前應(yīng)對巷幫、頂板浮矸清理干凈，并對鋼棚底座安裝位置進行整平、硬化，確保鋼棚底座安裝在堅硬、平整底板上，底座安裝時采用“一座四錨”將其固定。

（2）鋼棚架設(shè)時應(yīng)嚴格按照中線進行架設(shè)，同一架鋼棚兩棚腿安裝后應(yīng)及時進行調(diào)整，棚腿垂直頂?shù)装澹⒋_保兩棚腿剖面中線與巷幫垂直誤差不得超過3°。

（3）由于施工巷道高度大，在架設(shè)鋼棚頂梁時應(yīng)搭設(shè)工作盤。工作盤應(yīng)由直徑不小于30mm圓木搭設(shè)而成，搭設(shè)高度以便于施工為宜，頂梁應(yīng)由3名以上施工人員配合施工。頂梁與棚腿采用卡纜固定預(yù)緊，預(yù)緊力不得小于200N·m。

（4）鋼棚架設(shè)完后必須采用固定錨桿將其與巷幫或頂板固定，鋼棚棚腿緊貼巷幫，不得晃動，鋼棚頂梁與頂板之間間隙控制在150～250mm之間。

（5）為防止倒架、傾架事故發(fā)生，相鄰兩架鋼棚架設(shè)后，必須采用兩組連接桿進行聯(lián)鎖保護，并在鋼棚頂梁與頂板之間填塞水泥背板，背板必須與頂梁、巷道頂板接觸嚴實。

（6）每班施工前應(yīng)安排專職人員對每一架鋼棚受力損壞情況進行嚴格檢查，發(fā)現(xiàn)頂板彎曲、斷裂現(xiàn)象時必須及時更換。

4 結(jié)束語

山西高河能源有限公司在W4307回風順槽過斷層期間，提出了“注漿+架棚”聯(lián)合支護方案及安全技術(shù)措施，施工巷道頂板得到有效控制，未出現(xiàn)嚴重破碎現(xiàn)象及冒頂事故，提高了巷道頂板穩(wěn)定性，加快了巷道掘進速度，使施工巷道提前3.5d過斷層破碎帶，保證了巷道施工安全，取得了顯著成效。