高瓦斯防突工作面過(guò)斷層施工研究

摘 要:高瓦斯防突工作面同時(shí)受承壓水威脅的巷道安全地通過(guò)構(gòu)造區(qū)，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)是非常重要的。一般構(gòu)造區(qū)附近頂板破碎，煤層厚度變薄，煤層傾角變化較大，特別是瓦斯大、水大，往往造成瓦斯事故或透水事故，所以掘進(jìn)工作面過(guò)構(gòu)造區(qū)，必須制定嚴(yán)密的安全技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞:高瓦斯防突過(guò)斷層

中圖分類(lèi)號(hào):TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)05(a)-0073-01

1 現(xiàn)場(chǎng)概況

晉煤集團(tuán)成莊礦4#風(fēng)井進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)2巷、3巷為高瓦斯防突工作面，同時(shí)受承壓水威脅，施工斷面較大:寬為5.8m，高為4.35m。正常施工方法為150綜掘機(jī)割煤，高強(qiáng)錨桿、錨索加w鋼帶聯(lián)合支護(hù)方式，目前2巷已施工100m，距斷層還有約80m;3巷工作面已施工180m，距斷層還有約10m。根據(jù)F104正斷層臨時(shí)地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)(第1號(hào))，四號(hào)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)2巷、3巷工作面迎頭揭露正斷層F104:H=1.5～2.0m，走向?yàn)?2°，傾向?yàn)?58°，傾角為30°。根據(jù)地質(zhì)探測(cè)鉆孔分析，4#風(fēng)井進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)3巷工作面現(xiàn)掘進(jìn)位置正處于正斷層F104的下盤(pán)區(qū)域，斷層面還未完全揭露，受F104正斷層斷裂錯(cuò)動(dòng)影響，斷層面附近頂板破碎，煤層厚度變薄，煤層傾角變化較大。同時(shí)，預(yù)計(jì)進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)2巷掘進(jìn)至4105巷以北185～195m范圍內(nèi)也將揭露正斷層F104。正斷層F104對(duì)巷道掘進(jìn)影響范圍為斷層面發(fā)育位置前后30m區(qū)域。

2 施工方法及要求

(1)在斷層施工范圍內(nèi)頂板采用錨索補(bǔ)強(qiáng)方式，頂錨索由原來(lái)的2-1-2布置改為2-2-2布置。

(2)受斷層影響，排距由1000mm縮小為800mm，當(dāng)W鋼帶無(wú)法緊貼巷道頂板時(shí)，可采用單體錨桿進(jìn)行支護(hù)，單體錨桿間距縮小為800mm，當(dāng)煤體正常后恢復(fù)原排距支護(hù)。

(3)過(guò)斷層期間，每排在工作面迎頭中上部補(bǔ)打7～8根玻璃鋼錨桿來(lái)加固煤體，防止片幫傷人。

(4)在掘進(jìn)通過(guò)F104正斷層過(guò)程中，要及時(shí)調(diào)整巷道掘進(jìn)坡度，向前掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)下臥逐漸過(guò)渡至斷層的上盤(pán)(下降盤(pán))，轉(zhuǎn)變?yōu)檠孛簩禹敯寰蜻M(jìn)。

(5)過(guò)斷層期間煤體中錨桿錨固力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可采取注漿對(duì)煤體進(jìn)行加固。

①注漿孔布置:

煤體完好時(shí)每5m施工上下兩孔、煤體酥軟或破碎每3m施工上下兩孔，1#孔深3m，施工距底板1m處垂直煤壁，水平施工;2#孔深3m，施工于距頂板0.6m處垂直煤壁，水平施工。

成孔:使用MTQ—50型幫鉆機(jī)打孔，鉆頭直徑φ30mm雙翼或φ42mm麻花鉆頭。

注漿順序:注漿均由低到高施工，順序:1#→2#孔，下方注漿一天后方可注上方。

注漿方式:埋孔口注漿管，全長(zhǎng)一次注漿。

注漿材料及配比:

正常注漿時(shí)，使用525#(42.5MPa)普通硅酸鹽水泥配合XPM添加劑制備素水泥漿;若淺孔注漿時(shí)，漏漿嚴(yán)重，則采用壓注水泥—水玻璃雙液漿的方法，使其快速凝固，減少漏漿量。

添加劑配比:使用XPM添加劑，添加劑用量為水泥重量的8%～10%。

水灰比:使用XPM添加劑，水泥漿的水灰比0.5∶1～0.8∶1(重量比)，先稀后稠(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿情況在小范圍內(nèi)調(diào)整)。

水泥—水玻璃配比:使用水泥—水玻璃漿液時(shí)，水泥漿配比不變。水玻璃濃度48～55Be’(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整):水泥漿和水玻璃的體積比1∶0.4～1∶0.6。

封孔材料:使用速凝劑固定孔口注漿管并封孔。

注漿壓力:注漿過(guò)程中，加強(qiáng)注漿量觀察，出現(xiàn)壓力降低，出現(xiàn)大量漏漿或是壓力升高時(shí)，達(dá)到5～7MPa時(shí)，必須停止注漿工作。

②材料及施工機(jī)具明細(xì):

加固材料:M=2.8-3.2Be’=48-55水玻璃;525#硅酸鹽水泥(注漿);XPM漿添加劑;焊管6分×800mm，一端帶螺紋孔口管;白塑料管外徑φ20射漿管;6分球閥;固定孔口管用速凝劑。

加固施工所需機(jī)具、設(shè)備:B19、￠38mm，10×1.5m接長(zhǎng)鉆桿、麻花鉆桿(1.5m)及接頭;B19連接器; 30mm，雙翼、φ42mm，麻花鉆頭;MTQ—50型幫錨桿機(jī);一臺(tái)CBY-30/12.0高壓注漿泵(配雙液槍);一臺(tái)LJ-300Q攪拌機(jī);φ19高壓膠管(帶接頭);自制注漿轉(zhuǎn)換接頭(帶壓力表)

(6)過(guò)斷層期間如需要放炮或采用架棚支護(hù)則需另行制定安全技術(shù)措施。

(7)瓦斯釋放孔施工參數(shù)及要求

每次預(yù)測(cè)前按工作面煤體中1個(gè)/m2(構(gòu)造煤以及斷層面附近按2個(gè)/m2)布置孔深15m瓦斯釋放孔，投影孔深必須保證不少于7m的超前距，且貫穿全煤厚，同時(shí)兩側(cè)邊緣鉆孔終孔位置必須超出巷幫5m。

打完釋放孔釋放6h后再進(jìn)行預(yù)測(cè)。

當(dāng)T1、T2達(dá)到0.4％工作面停止割煤查明原因，首先1個(gè)/m2施工孔徑95mm的(因故未使用95mm直徑鉆頭的可使用76mm鉆頭)瓦斯釋放孔打5m走3m，當(dāng)釋放孔施工完畢、且查明原因后且T1、T2降低至0.3％方可掘進(jìn)。

瓦斯含量未超過(guò)8m3/t工作面方可掘進(jìn)。

3 安全技術(shù)措施

所有施工人員要密切注意巷道的地質(zhì)構(gòu)造壓力情況，注意觀察巷道頂板壓力情況，掌握冒頂預(yù)兆知識(shí)，確保該工作面的安全生產(chǎn)。

如遇地質(zhì)條件發(fā)現(xiàn)變化立即停止掘進(jìn)，與相關(guān)科室聯(lián)系，待采取措施后方可繼續(xù)向前掘進(jìn)。

嚴(yán)禁超空頂作業(yè)，加強(qiáng)工程質(zhì)量管理，禁止隨意改變支護(hù)方式，不合格的材料不能使用。

遇頂板冒落時(shí)，及時(shí)采取措施，并盡可能縮小空頂距。

過(guò)斷層掘進(jìn)施工中或施工排放孔(釋放孔)時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度。找掉時(shí)，人員應(yīng)站于永久支護(hù)下進(jìn)行，找掉的全過(guò)程，班長(zhǎng)應(yīng)派一名有經(jīng)驗(yàn)的老工人負(fù)責(zé)觀山，并保證退路暢通;班長(zhǎng)統(tǒng)一指揮，作業(yè)人員配合密切，防止冒落，片幫傷人事故發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)巷道有異常情況，迅速把人撤到安全地點(diǎn)，采取有效措施后，再作業(yè)。

打孔時(shí)若出現(xiàn)頂鉆、夾鉆、噴孔或瓦斯涌出等異常情況時(shí)要立即停止作業(yè)，立即匯報(bào)通風(fēng)、安檢、調(diào)度等相關(guān)單位，待采取措施后方可向前施工。

班組長(zhǎng)要隨身攜帶便攜儀，只準(zhǔn)瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)1.0%時(shí)方可作業(yè)。

注漿如需使用高凳時(shí)，高凳要放置平穩(wěn)，不松動(dòng)，不晃動(dòng)，無(wú)安全隱患方可作業(yè)。

嚴(yán)格控制漿液配比，攪拌人員嚴(yán)格掌握漿液濃度，嚴(yán)防雜物混入。

根據(jù)注漿情況，適時(shí)調(diào)整注漿壓力和漿液凝固時(shí)間，保證注漿效果。

注漿過(guò)程充分保證設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)禁停電、停水。

所有人員學(xué)習(xí)本措施后方可上崗作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上安全技術(shù)措施，四號(hào)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)3巷不僅安全順利地通過(guò)了斷層，隨后四號(hào)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)2巷也安全順利通過(guò)了斷層。它為今后我礦高瓦斯防突工作面過(guò)斷層提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支撐。