沿空巷道過斷層掘進施工方案探討

皇 偉 尹思遠

（河南能源化工集團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下屬永煤公司的骨干礦井，于1997年11月建成，設計生產能力240萬t/a，2009年核定生產能力450萬t/a，目前隨著礦井開采深度的不斷加深，礦山壓力顯現和采掘支護方面的問題日益突出，應用沿空掘巷的方式，成功解決了回采巷道布置的難題，但在無煤柱沿空掘進巷道過斷層方面仍然是一個難題。本文根據現場情況，確定了過斷層的施工方案，為無煤柱沿空掘進巷道過斷層積累了寶貴的經驗。

2 無煤柱沿空掘巷掘進工作面過斷層的施工實例

2515上順槽位于陳四樓煤礦五采區，設計長度為856m，沿二2煤層掘進，巷道為無煤柱沿空掘巷，煤層傾角6～15°，平均11°，煤層頂底板情況如表1。

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

表1 煤層頂底板情況

表2 斷層構造情況

2.1 過斷層方案

2515上順槽掘進工作面施工至515S8測點前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，預計施工巖巷3m，半煤巷35.5m（如圖1）。

圖1 2515上順槽過斷層預想平、剖面圖

（1）支護形式：巷道過斷層期間頂板采用Φ22×2200mm高強錨桿+金屬網+M鋼帶（4.0m）支護，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（靠近采空區側），第三排錨索梁距離第二排錨索梁600mm（偏向采空區側），錨索規格均為Φ21.6×8300mm的鋼絞線，錨索間距1300mm。巷道工作面側巷幫采用Φ22×2200mm高強錨桿+金屬網+M鋼帶（1.6m與1.0m鋼帶搭接）支護，錨桿排距為800mm；巷道非工作面側巷幫采用Φ21.5mm鋼絲繩+金屬網+雙抗網”支護，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。非工作面側若頂板壓力較大、頂板破碎、巖性較差時，在非工作面側靠近巷幫位置補打36U型鋼點柱加強支護，點柱間距800mm。

（2）過斷層期間準備的支護材料：M鋼帶（4000mm）、高強錨桿（Φ22×2200mm）、金屬網（1000×2200mm）、金屬網（1000×2000mm）、雙抗網（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圖

2.2 施工步驟

過斷層期間，驗收員在巷道兩幫提前畫好腰線，嚴格按照腰線坡度進行施工。

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

過斷層期間，當所破巖石為砂質泥巖或泥巖時，使用掘進機截割巖石掘進；當所破巖石為中細砂巖或其他較硬巖石時，巷道采用鉆眼爆破方式施工，手鎬輔助施工，掘進機出煤、矸，嚴禁使用掘進機直接截割堅硬巖石。在煤層中采用鉆眼爆破法施工時，采用遠距離爆破工藝進行施工。

2.3 安全注意事項

（1）作業前，作業人員必須對作業地點安全情況進行全面檢查，確認安全后，方準作業。當頂板破碎時，一個循環掘進1排，必須堅持“敲幫問頂”制度。敲幫問頂工作由班組長親自負責，敲幫問頂前，必須將工作面5m范圍內的材料、工具等移開，保證后路暢通，作業人員站在永久支護下的安全地點操作。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；另一人配合監視頂幫，監視人員站在找頂人員的側面，找頂要由外向里，先頂后幫，嚴禁多處同時進行，找矸處不準進行其他工作。

（2）加強迎面墻防片幫的管理，發現危巖活矸及時搗掉，防止煤、巖體片落傷人；打頂錨時，有專人監護著迎面墻和煤墻兩幫，發現有活矸、活煤立即搗掉。

（3）巷道過斷層后根據現場巷道斷面的變形及頂板離層儀讀數等礦壓觀測數據情況，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后期的運輸，過斷層時起上坡或壓下坡找煤時，施工坡度根據現場情況越小越好，最好能夠不大于12°。

3 結論

無煤柱沿空掘進巷道在過斷層時，加強頂板管理防止冒頂是過斷層的關鍵。斷層兩側附近裂隙相對發育，壓力相對增大，必須加密錨桿間排距并配合使用錨索補強支護；當錨桿支護無法滿足要求，后期可采用壁后注漿，套U型鋼棚等措施。