掘進(jìn)工作面過(guò)斷層破碎帶安全技術(shù)措施探討

邵繼華

（大同煤礦集團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)處，山西 大同 037001）

大同煤礦集團(tuán)塔山煤礦2301巷位于井田三盤區(qū)，巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1720m，巷道寬度為4.5m，巷道高度為4.2m，巷道為矩形斷面，工作面煤層平均厚度為3.2m，屬石炭二疊紀(jì)煤層。2301巷由雁崖礦機(jī)掘三隊(duì)采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，巷道施工期間采用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，頂板每排施工五根長(zhǎng)度為2.5m左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿間距為1.0m，每排錨桿配套一根長(zhǎng)度為4.2m“JW”型鋼帶，鋼帶間距為1.0m，頂板每排施工三根錨索，錨索長(zhǎng)度為5.3m，錨索間距為1.8m，錨索排距為3.0m，截至目前2301巷已掘進(jìn)450m。

2301巷頂板存在偽頂，平均厚度為0.5m，主要以泥巖為主的軟弱巖層且極易垮落。工作面直接頂主要以炭質(zhì)泥巖 、粉砂巖混合層為主，巖石層脆性大，在采動(dòng)應(yīng)力作用下直接頂會(huì)出現(xiàn)局部離層、下沉現(xiàn)象。根據(jù)塔山礦提供地測(cè)資料顯示，2301巷掘進(jìn)至470m處將揭露一條逆斷層，斷層落差為1.5m，斷層傾角為60°。當(dāng)巷道掘進(jìn)至430m處時(shí)施工巷道頂板出現(xiàn)局部破碎現(xiàn)象，當(dāng)巷道掘進(jìn)至450m處時(shí)施工巷道頂板出現(xiàn)大面積破碎并伴隨著局部冒頂現(xiàn)象，此時(shí)巷道頂板永久支護(hù)困難，錨桿、錨索支護(hù)失效現(xiàn)象嚴(yán)重，若繼續(xù)掘進(jìn)不僅降低了巷道掘進(jìn)效率，而且再接近斷層破碎帶時(shí)很容易造成頂板大面積垮落事故發(fā)生。對(duì)此大同煤礦集團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)處通過(guò)技術(shù)研究，決定對(duì)2301巷過(guò)斷層期間采用注漿+鋼棚聯(lián)合支護(hù)方式，并采取合理有效安全管理措施，力求保證巷道安全高效掘進(jìn)。

1 2301巷過(guò)斷層期間支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 深孔注漿支護(hù)

深孔注漿支護(hù)主要是在工作面距頂板一定距離以一定角度施工長(zhǎng)鉆孔，在鉆孔末端到達(dá)預(yù)定斷層破碎帶區(qū)域時(shí)，采用高壓注漿泵對(duì)鉆孔內(nèi)注射凝固液，從而達(dá)到超前對(duì)斷層帶破碎巖石層加強(qiáng)膠結(jié)性目的。2301巷深孔注漿支護(hù)施工方法如下：

（1）2301巷巷道掘進(jìn)至460m處時(shí)，開始施工深孔注漿支護(hù)。注漿鉆孔長(zhǎng)度為8m，鉆孔Φ70mm，鉆孔布置在距工作面頂板0.8m處，每排布置4個(gè)鉆孔，鉆孔間距為1.3m，鉆孔與工作面成10°仰角布置。

（2）為保證注漿效果，工作面注漿鉆孔施工完后對(duì)鉆孔內(nèi)壁安裝孔套，孔套安裝至距鉆孔末端1.0m停止安裝，鉆孔孔套安裝后開始對(duì)鉆孔進(jìn)行注漿。

（3）2301工作面注漿原料采用以馬麗散及催化劑為主的混合液，采用高壓?jiǎn)胃鬃{泵進(jìn)行注漿，注漿壓力不得低于3MPa，在注漿過(guò)程中工作面煤體出現(xiàn)漿液滲透時(shí)停止注漿并及時(shí)對(duì)注漿鉆孔進(jìn)行封孔。

1.2 架設(shè)11#工字鋼棚

（1）工作面注漿5h后，采用松動(dòng)爆破掘進(jìn)。爆破施工時(shí)，每茬進(jìn)度不得超過(guò)1.0m。為保證工作面過(guò)斷層帶頂板安全，當(dāng)工作面掘進(jìn)至465m處時(shí)開始架設(shè)11#工字鋼棚。

（2）工字鋼棚主要由棚腿、棚梁組成，棚腿與棚梁之間采用卡纜進(jìn)行連接。為確保架棚后鋼棚穩(wěn)定性，在架設(shè)鋼棚前對(duì)棚腿底座處進(jìn)行起底、澆筑，起底深度為0.3m，起底后將棚腿底座埋入起底處并進(jìn)行澆筑。

（3）棚腿長(zhǎng)度為4.0m。為防止棚腿架設(shè)后擺動(dòng)，棚腿與巷幫之間采用U型鋼進(jìn)行固定，兩幫棚腿架設(shè)后開始架設(shè)頂梁，同樣頂梁與工作面固定板采用U型鋼進(jìn)行固定。

（4）第一架鋼棚架設(shè)后開始架設(shè)第二架鋼棚，相鄰兩架鋼棚間距為1.0m，鋼棚與鋼棚之間采用兩組連接桿進(jìn)行聯(lián)鎖固定。當(dāng)工作面過(guò)斷層帶5m后停止架設(shè)鋼棚，共計(jì)架設(shè)11#工字鋼棚10架。

（5）所有鋼棚架設(shè)完后在鋼棚頂梁與頂板間隙處填塞水泥背板，水泥背板長(zhǎng)度為1.2m，寬度為0.3m，背板與背板之間間隙不得超過(guò)0.2m。

2 安全管理措施

（1）2301巷在揭露斷層前50m必須進(jìn)行巷道超前鉆探，鉆探長(zhǎng)度不低于30m。每鉆探30m巷道掘進(jìn)10m。探放鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)必須合理，確保對(duì)斷層區(qū)域進(jìn)行全方位鉆探，及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷層裂隙充水。

（2）在過(guò)斷層期間必須加強(qiáng)頂板永久支護(hù)效果觀察，認(rèn)真對(duì)工作面5m范圍內(nèi)頂板錨桿、錨索進(jìn)行拉拔力實(shí)驗(yàn)，在拉拔試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)支護(hù)失效時(shí)必須及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)打，并進(jìn)行記錄。

（3）工作面在施工注漿鉆孔時(shí)，必須確保鉆孔參數(shù)符合實(shí)際要求，特別是鉆孔末端必須處于斷層破碎區(qū)域，兩幫鉆孔必須與巷幫成一定夾角，確保注漿區(qū)域成扇形布置。

（4）采用爆破掘進(jìn)施工時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢、三人聯(lián)鎖”放炮制度，爆破時(shí)必須設(shè)攔人警戒，警戒距離不得低于75m，采用正向裝藥松動(dòng)爆破方式。

（5）工作面爆破孔深度為1.0m，每個(gè)爆破孔填裝1支藥卷，爆破孔口必須采用炮土、水袋進(jìn)行封孔，每次爆破炮孔數(shù)量不得超過(guò)5個(gè)，炮孔之間采用串聯(lián)連接方式。

（6）在架設(shè)11#工字鋼棚時(shí)必須協(xié)調(diào)好施工工藝，特別在人工上鋼棚頂梁時(shí)必須搭設(shè)工作盤，嚴(yán)禁采用油桶代替，上頂梁時(shí)兩人抬梁，兩人分別在兩幫采用卡纜將其與棚腿進(jìn)行固定。

（7）11#工字鋼棚架設(shè)完后，必須每班安排專職人員對(duì)鋼棚變形情況進(jìn)行觀察、記錄，在斷層帶處鋼棚受壓大變形嚴(yán)重時(shí)，必須在鋼棚下方添加棚腿，鋼棚與棚腿之間卡纜預(yù)緊力必須符合設(shè)計(jì)要求，一般不得低于200N·m。

（8）工作面在過(guò)斷層期間，每班必須安排專職的瓦檢工對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行檢查，特別是在工作面爆破前、爆破后對(duì)爆破地點(diǎn)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢查，若瓦斯?jié)舛瘸薇仨毩⒓闯啡恕?/p>

3 結(jié)束語(yǔ)

同煤集團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)處對(duì)塔山煤礦三盤區(qū)2301巷過(guò)斷層破碎帶措施進(jìn)行了研究，提出了注漿+架棚聯(lián)合支護(hù)方式對(duì)斷層破碎帶頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。實(shí)踐證明，采用該聯(lián)合支護(hù)，解決了傳統(tǒng)支護(hù)過(guò)斷層帶時(shí)支護(hù)難度大、支護(hù)效果差等難題，保證了施工巷道安全順利過(guò)斷層破碎帶，加快了巷道掘進(jìn)速度，降低了過(guò)斷層破碎帶時(shí)機(jī)械設(shè)備損壞率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、安全效益。