沿空巷道過斷層掘進(jìn)施工方案探討

皇 偉 尹思遠(yuǎn)

（河南能源化工集團(tuán)永煤公司陳四樓煤礦，河南 永城 476600）

1 引言

陳四樓煤礦是河南能源化工集團(tuán)下屬永煤公司的骨干礦井，于1997年11月建成，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力240萬t/a，2009年核定生產(chǎn)能力450萬t/a，目前隨著礦井開采深度的不斷加深，礦山壓力顯現(xiàn)和采掘支護(hù)方面的問題日益突出，應(yīng)用沿空掘巷的方式，成功解決了回采巷道布置的難題，但在無煤柱沿空掘進(jìn)巷道過斷層方面仍然是一個(gè)難題。本文根據(jù)現(xiàn)場情況，確定了過斷層的施工方案，為無煤柱沿空掘進(jìn)巷道過斷層積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2 無煤柱沿空掘巷掘進(jìn)工作面過斷層的施工實(shí)例

2515上順槽位于陳四樓煤礦五采區(qū)，設(shè)計(jì)長度為856m，沿二2煤層掘進(jìn)，巷道為無煤柱沿空掘巷，煤層傾角6～15°，平均11°，煤層頂?shù)装迩闆r如表1。

在2515上順槽掘進(jìn)工作面遇到落差4m的正斷層（513Fg27斷層產(chǎn)狀：傾向197°，傾角33°，落差4.0m），斷層構(gòu)造情況如表2。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r

表2 斷層構(gòu)造情況

2.1 過斷層方案

2515上順槽掘進(jìn)工作面施工至515S8測點(diǎn)前54m處，變更施工坡度，由+6°變更至0°施工，巷道頂板順煤層施工揭露斷層面后，滿足巷道高度后，按0°向前施工，預(yù)計(jì)施工巖巷3m，半煤巷35.5m（如圖1）。

圖1 2515上順槽過斷層預(yù)想平、剖面圖

（1）支護(hù)形式：巷道過斷層期間頂板采用Φ22×2200mm高強(qiáng)錨桿+金屬網(wǎng)+M鋼帶（4.0m）支護(hù)，錨桿間排距為750×800mm。頂板布置三排錨索梁，以巷中為中心向兩邊各偏800mm布置第一排及第二排錨索梁（靠近采空區(qū)側(cè)），第三排錨索梁距離第二排錨索梁600mm（偏向采空區(qū)側(cè)），錨索規(guī)格均為Φ21.6×8300mm的鋼絞線，錨索間距1300mm。巷道工作面?zhèn)认飵筒捎忙?2×2200mm高強(qiáng)錨桿+金屬網(wǎng)+M鋼帶（1.6m與1.0m鋼帶搭接）支護(hù)，錨桿排距為800mm；巷道非工作面?zhèn)认飵筒捎忙?1.5mm鋼絲繩+金屬網(wǎng)+雙抗網(wǎng)”支護(hù)，鋼絲繩排距為800mm（如圖2）。過斷層期間，如頂板破碎，巖性較差，可縮小錨桿排距至700mm。非工作面?zhèn)热繇敯鍓毫^大、頂板破碎、巖性較差時(shí)，在非工作面?zhèn)瓤拷飵臀恢醚a(bǔ)打36U型鋼點(diǎn)柱加強(qiáng)支護(hù)，點(diǎn)柱間距800mm。

（2）過斷層期間準(zhǔn)備的支護(hù)材料：M鋼帶（4000mm）、高強(qiáng)錨桿（Φ22×2200mm）、金屬網(wǎng)（1000×2200mm）、金屬網(wǎng)（1000×2000mm）、雙抗網(wǎng)（1400×4000mm）、M鋼帶（1600mm）、M鋼帶（1000mm）、錨索（Φ21.6mmL=8300mm）、錨索（Φ21.6mmL=6300mm）、錨索（Φ18.9mmL=3000mm）、鋼絲繩（Φ21.5mm）、樹脂錨固劑（MSCK2350）、樹脂錨固劑（MSM2350）、錨索托盤（250×250×16mm）、錨索托盤（150×150×16mm）、錨索托盤（90×90×16mm）、鎖具（MT-200-21.6）、鎖具（MT-200-18.9）、槽鋼梁（12#）等。

圖2 2515上順槽過斷層巷道斷面支護(hù)圖

2.2 施工步驟

過斷層期間，驗(yàn)收員在巷道兩幫提前畫好腰線，嚴(yán)格按照腰線坡度進(jìn)行施工。

采取邊掘邊探的原則，每班對(duì)上盤煤層進(jìn)行探測，掌握斷層上盤煤層與巷道的法向距離。

過斷層期間，當(dāng)所破巖石為砂質(zhì)泥巖或泥巖時(shí)，使用掘進(jìn)機(jī)截割巖石掘進(jìn)；當(dāng)所破巖石為中細(xì)砂巖或其他較硬巖石時(shí)，巷道采用鉆眼爆破方式施工，手鎬輔助施工，掘進(jìn)機(jī)出煤、矸，嚴(yán)禁使用掘進(jìn)機(jī)直接截割堅(jiān)硬巖石。在煤層中采用鉆眼爆破法施工時(shí)，采用遠(yuǎn)距離爆破工藝進(jìn)行施工。

2.3 安全注意事項(xiàng)

（1）作業(yè)前，作業(yè)人員必須對(duì)作業(yè)地點(diǎn)安全情況進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)安全后，方準(zhǔn)作業(yè)。當(dāng)頂板破碎時(shí)，一個(gè)循環(huán)掘進(jìn)1排，必須堅(jiān)持“敲幫問頂”制度。敲幫問頂工作由班組長親自負(fù)責(zé)，敲幫問頂前，必須將工作面5m范圍內(nèi)的材料、工具等移開，保證后路暢通，作業(yè)人員站在永久支護(hù)下的安全地點(diǎn)操作。一人用長柄工具（長度不小于2.5m，一頭尖一頭扁的鋼釬）處理頂幫的活矸、活煤；另一人配合監(jiān)視頂幫，監(jiān)視人員站在找頂人員的側(cè)面，找頂要由外向里，先頂后幫，嚴(yán)禁多處同時(shí)進(jìn)行，找矸處不準(zhǔn)進(jìn)行其他工作。

（2）加強(qiáng)迎面墻防片幫的管理，發(fā)現(xiàn)危巖活矸及時(shí)搗掉，防止煤、巖體片落傷人；打頂錨時(shí)，有專人監(jiān)護(hù)著迎面墻和煤墻兩幫，發(fā)現(xiàn)有活矸、活煤立即搗掉。

（3）巷道過斷層后根據(jù)現(xiàn)場巷道斷面的變形及頂板離層儀讀數(shù)等礦壓觀測數(shù)據(jù)情況，可采用噴漿后注漿加固頂板巖層或直接使用U型鋼棚套棚等措施確保巷道支護(hù)完好，保證回采期間的安全施工。

（4）為了便于回采和皮帶輸送機(jī)后期的運(yùn)輸，過斷層時(shí)起上坡或壓下坡找煤時(shí)，施工坡度根據(jù)現(xiàn)場情況越小越好，最好能夠不大于12°。

3 結(jié)論

無煤柱沿空掘進(jìn)巷道在過斷層時(shí)，加強(qiáng)頂板管理防止冒頂是過斷層的關(guān)鍵。斷層兩側(cè)附近裂隙相對(duì)發(fā)育，壓力相對(duì)增大，必須加密錨桿間排距并配合使用錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)；當(dāng)錨桿支護(hù)無法滿足要求，后期可采用壁后注漿，套U型鋼棚等措施。