巷道過斷層支護技術分析與實踐

摘 要：斷層是制約礦井安全生產的常見因素。本文以鶴煤公司某礦-530軌道暗斜井下平巷在掘進工程中遇到F138斷層的情況為例探討巷道過斷層支護技術，結合該礦的地質特點和相關參考資料，提出錨網索噴+U型棚的聯合支護方案。通過現場監測得出：該支護方案能較好地控制巷道圍巖的穩定性。

關鍵詞：巷道掘進；斷層；全斷面爆破；支護方式

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）10-0076-02

Dark Orbit Deviated Well After Analyzing Fault

Supporting Technology and Practice

CHEN Zhiguo 1 QI Le1 WANG Tao2

（1.No.3 Coal Mine Hebi Coal Industry Co.，Ltd.， Henan Energy Chemical Industry Group Co.，Ltd.，Hebi Henan 458000；2.No.9 Coal Mine Hebi Coal Industry Co.，Ltd.， Henan Energy Chemical Industry Group Co.，Ltd.，Hebi Henan 458000）

Abstract： The fault is one of the main factors of restricting the mine safety production. This paper took the case of F138 fault in the tunneling project of the -530 track dark inclined shaft of a mine of crane coal company as an example， and discussed the technique of crossing fault support in the tunnel. Combined with the geological characteristics of the mine and the related reference materials， the joint support scheme of the anchor net sprayed +U type shed was put forward. Through field monitoring， it was concluded that the support scheme could better control the stability of roadway surrounding rock.

Keywords： drivage；fault；full face blasting；supporting method

斷層是影響巷道掘進的常見因素。斷層附近的圍巖條件差，地應力場與常規應力場有較大差別[1]，增加了巷道穿越斷層的支護工作難度。若支護不當，會導致巷道的大量返修，給安全、生產等帶來極大的隱患。而常規的支護很難解決此問題。

1 工程地質概況

-530軌道暗斜井位于該礦井下-420水平以下、三一采區北部，承擔著該礦井-530以下地區軌道的運輸任務，設計長度為822m，設計斷面形狀為直墻半圓拱形，斷面規格：S凈=13.3m2， S掘=14.6m2。據該礦地質資料顯示，在該巷道掘進到58m時，再向前掘進10～20m將揭露F138斷層，斷層的情況為：走向181°，傾向271°，傾角67°，落差5～8m。F138斷層影響長度約為20m，過斷層處巖層節理發育，巖層較破碎并有滴淋水現象，巷頂鉆孔出水量4～5m3/h，預計巷道正常涌水量8～15m3/h，最大涌水量為20～30m3/h，且過斷層后巷道有可能揭露L8灰巖含水層。

2 支護難點分析

結合-530軌道暗斜井的地質情況，分析認為其穿過F138斷層存在以下難點。

①巷道周邊斷面圍巖破碎嚴重。巷道開挖后使得周邊應力重新分配，會出現應力集中區，加之巷道巖性較差，使得巷道周邊大范圍破碎和變形量大。

②斷層水化膨脹性大。根據相關部門提供的地質資料可知，該區域有含水層。由于斷層內含有一定的細小矸石等夾雜物，使得遇到水后產生極強的膨脹性，加大支護難度。

③巷道圍巖強度不大。開挖巷道之后，圍巖出現了一定程度的破壞，其處于低壓破碎狀態，這使得圍巖承載力降低，導致巷道圍巖難以控制。

3 支護對策分析

單純地依靠一次支護是很難達到支護效果的，因此，應采用聯合支護滿足支護要求。錨網索噴+U型棚聯合支護方式是聯合支護常用的支護方式。錨網索噴支護可以改善巖體的力學性能，發揮圍巖的承載力，降低圍巖的變形速率；U型棚支護可以提供較好的支撐力，阻止圍巖位移繼續加大，控制圍巖破碎區，使圍巖處于穩定狀態。

4 支護技術方案

4.1 錨網索噴支護參數

采用懸吊理論設計錨桿參數。

4.1.1 錨桿長度。采用懸吊理論設計錨桿長度時，計算公式為：

[L=L1+L2+L3] （1）

式（1）中，[L1]為錨桿外露長度，取決于錨桿類型與錨固方式，一般取0.15m；[L2]為錨桿的有效長度，根據現場經驗取1.4m；[L3]為錨桿錨固長度，端部錨固一般取0.3～0.4m，本次取0.35m。將上述數據帶入公式（1）得出[L]為1.9m，取2.0m。

4.1.2 錨桿間排距。根據每根錨桿懸吊的巖重，計算錨桿的間排距[S1]和[S2]，通常按錨桿等距排列。

[S1=S2=QKγL212] （2）

式（2）中：[Q]為由拉拔試驗確定的錨固力，取60kN；[K]為錨桿安全系數，取2；[γ]為巖石體積力，取27kN/m3。將上述數據帶入公式（2）得：[S1=S2=0.9m]，取0.7m。

結合上述計算，-530軌道暗斜井的錨網索噴設計的參數為：錨桿為[Φ]20mm、長2 000mm樹脂錨桿，間、排距700mm×700（±100）mm；網為[Φ]6mm鋼筋點焊金屬網，網片規格為1 600mm×900mm（長×寬），噴砼厚100mm，砼強度等級C20，錨網噴支護方案如圖1所示。

4.2 U型棚架棚支護

在錨網索噴之后，待穩定20d左右后，及時進行U29型棚支護，掘一棚架一棚，并在架棚前進行超前支護，棚規格為：3.9m×3.45m（寬×高），棚距為700（±50）mm，梁與梁、梁與腿搭接長度為450（±50）mm，固定卡纜每棚9個，每棚共3根鐵拉桿。棚后鋪[Φ]6mm焊接網，網片規格為1 600mm×900mm（長×寬），網片之間壓接100（±30）mm。棚后背幫、頂使用半圓木（或背木）背牢、背實，每2架U型棚中間補打一排[Φ]32mm、長1 800mm管縫錨桿加固，錨桿間距為600mm×600（±100）mm。此外，對U型棚進行噴砼封閉圍巖，噴砼厚度由巖面至U型棚內沿，砼強度等級C20，砼配比為灰∶砂∶石子（1∶2∶2），U型棚支護方案如圖2所示。

5 應用效果分析

為了及時全面地了解該支護方案對巷道圍巖在斷層段的圍巖變形控制的效果，設置兩個位移觀測點。經過90d的觀測，記錄位移觀測數據（見圖3）。從圖3可以看出，在50d以后，巷道趨于穩定，頂底板位移在120mm左右，兩幫位移在110mm左右。在觀測期間，支架沒有發生彎曲現象，巷道整體輪廓形狀無變化，且并未發生頂板冒頂和安全事故。可見，該支護方案適應了該地質條件，保證了巷道圍巖的穩定性。

6 結語

錨網索噴+U型棚聯合支護方式是一種主動支護與被動支護相結合的支護方式，提高了支護結構的穩定性和承載力。實踐證明，采用該支護方案可以安全地通過斷層圍巖破碎帶，避免了巷道返修，增加了安全系數，滿足了工程要求，保證了礦井的安全生產，是一種科學合理的支護方式，為同類型地質條件的巷道支護提供了參考價值。

參考文獻：

[1]劉志勇，秦容宏，高厚明，等.煤巷掘進過斷層方法[J].煤礦安全，2002（4）：15-16.