掘進工作面過斷層安全管理技術措施

李澤奎

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033100）

1 工程概述

店坪煤礦2112巷位于830水平二采區南翼，施工巷道東與830南翼皮帶巷相通，西至井田邊界，南為實煤區，北與5-209回采面相鄰（正在回采），如圖1所示。

圖1 店坪煤礦二采區2112巷平面布置示意圖

2112巷掘進煤層為5#層，煤層平均厚度為3.0m。2112巷頂板存在偽頂，平均厚度為0.2m，主要以炭質泥巖為主，隨采隨落；直接頂主要以砂質泥巖為主，平均厚度為2.6m，易破碎；基本頂主要以砂巖為主，平均厚度為5.2m，如表1所示。2112巷為矩形斷面，斷面規格為寬×高=4.8m×3.0m，巷道掘進期間采用錨（索）網聯合支護，頂板錨桿長度為2.0m，Φ20mm；錨索長度為6.2m，Φ18.9mm，如圖2所示。

表1 2112巷煤層頂底板巖性情況

根據店坪礦地測科提供地質資料顯示，2112工作面掘進至210m處將揭露一條逆斷層，斷層落差為2.4m，傾角為45°，當施工巷道掘進至170m處進入斷層破碎帶區，由于巷道施工前期管理措施不到位，施工巷道進入斷層破碎區時未及時采取合理的施工方法及支護措施，造成2112巷在170～190m段頂板出現局部冒頂現象，加大了支護難度，對此店坪煤礦為保證2112巷能夠安全順利過斷層破碎帶，決定對巷道在掘進期間采取合理有效的安全技術措施。

圖2 2112巷支護斷面示意圖 （單位：mm）

2 掘進施工工藝安全管理

2.1 原施工工藝存在的問題

2112巷在前期采用全斷面爆破施工工藝，工作面一次性爆破炮眼數量為42個，其中掏槽眼為6個，輔助眼為12個，周邊眼為24個，掏槽眼深度為1.8m，夾角為75°；輔助眼和周邊眼深度為1.6m，與工作面夾角為90°，具體如表2所示。

表2 原施工工藝爆破參數

根據表2可知2112巷原施工工藝中全斷面一次性爆破填裝炸藥量達40kg，爆破強度大，2112巷過斷層破碎帶時在爆破震動、采動壓力、構造應力作用下，頂板會出現大面積破碎、離層、冒頂現象，很容易發生頂板大面積垮落事故。

2.2 施工工藝優化設計

店坪煤礦決定對2112巷在過斷層破碎帶時采用分層松動爆破施工工藝，具體施工方法如下：

（1）當2112巷掘進至190m段時停止全斷面爆破施工改為分層松動爆破施工，由于2112巷道高度為3.0m，為便于施工人員爆破作業，以施工巷道底板往上2.0m處水平線作為分層界線，即巷道上分層斷面高度為1.0m，下分層斷面高度為2.0m。

（2）首先在巷道下分層斷面施工爆破孔，共計布置12個松動炮孔，炮孔深度為1.0m，每一個炮孔裝藥量為300g，炮孔間采用串聯聯接方式，每次爆破3～5個炮孔。

（3）當施工巷道下分層爆破施工后在爆破震動的作用下，上分層煤層出現塌落，若頂板塌落不完全時采用風鎬或手鎬進行人工修頂，直至頂板平整。

（4）分層松動爆破施工工藝完成后及時對頂板進行永久支護，待支護完成且工作面煤矸石清理干凈后進行下一個松動爆破工藝循環，直至工作面安全順利過斷層破碎區。

3 支護工藝安全管理

2112巷過斷層破碎帶期間采用傳統的錨（索）支護時頂板經常出現支護錨桿失效、支護折斷等現象，不能滿足實際生產需要。對此店坪煤礦提出了采用錨索梁加強破碎帶頂板維護，具體施工方法如下：

（1）每架錨索梁主要由一根長度為4.0m（11#）工字鋼和三根長度為8.3m鋼絞線組成，鋼梁上布置三個圓孔，圓孔Φ22mm，孔間距為1.8m，如圖3所示。

（2）首先在2112巷破碎頂板處施工三根錨索，錨索錨固穩定后在其下方人工上梁并采用鎖具將其與頂板接觸嚴實。錨索梁垂直施工巷道頂板布置。

（3）錨索梁間距為1.0m，若巷道頂板出現漏頂造成錨索梁與頂板接觸不嚴實時，在錨索梁與頂板漏頂區域架設半圓木施工人工假頂，確保頂板穩定。

（4）為防止頂板壓力加大造成錨索梁變形失效，當相鄰三架錨索梁施工完后在錨索梁兩端各施工一架短錨索梁，短錨索梁長度為2.5m，每架梁采用兩根長度為3.5m錨索將其與頂板固定，短錨索梁與2112巷平行布置。

（5）2112巷在過斷層破碎帶期間每班安排專人對錨索梁變形情況進行觀察，若出現錨索梁變形嚴重、錨索錨固失效時必須及時補打支護。

（6）2112巷過斷層破碎帶5m后停止施工錨索梁，在施工錨索梁期間永久支護必須及時補打到位，嚴禁存在空頂作業。

圖3 2112巷過斷層破碎帶期間錨索梁施工平面圖

4 應用效果分析

（1）實踐證明2112巷在過斷層破碎帶期間采用分層松動爆破施工工藝后，基本解決了因全斷面一次爆破時產生的震動造成頂板垮落的難題，提高了巷道掘進效率。

（2）采用架設錨索梁對斷層破碎帶頂板進行維護，彌補了傳統永久支護的不足，提高了巷道頂板穩定性，有效阻止了破碎帶頂板在各種應力作用下發生的變形現象。

5 結束語

店坪煤礦2112巷在過斷層破碎帶期間通過采取合理有效的安全管理技術措施后，施工巷道在斷層破碎區掘進時平均日進度達3.0m，預計10d內即可順利過斷層破碎帶，大大提高了施工巷道過斷期間掘進效率及破碎頂板穩定性，取得了顯著的安全效益、經濟效益。