掘進(jìn)工作面過(guò)斷層破碎帶的安全措施

韓 永

（山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)華陽(yáng)煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048017）

山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)華陽(yáng)煤業(yè)有限公司在15#煤軌道大巷掘進(jìn)過(guò)程中，遇到了正斷層，為防止冒頂事故，特制訂了本措施。

1 概況

山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)華陽(yáng)煤業(yè)有限公司15#煤軌道大巷位于井田北部，煤層平均厚度為2.7m，有厚度0.3m的夾石，傾角2.4°。15#煤軌道大巷的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為900m，巷道斷面為4.0×3.6m，主要用來(lái)分擔(dān)該礦井的輔助運(yùn)輸任務(wù)。K2灰?guī)r為15#煤軌道大巷直接頂，厚度約為7.7m，巖石堅(jiān)硬。根據(jù)該礦地測(cè)相關(guān)部門(mén)的檢測(cè)資料，當(dāng)在15#煤軌道大巷進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，在670m處有一條正斷層，其落差大約為2.4m，斷層傾角小于65°。初步支護(hù)設(shè)計(jì)主要采用鋼筋拖梁、錨索錨桿、金屬網(wǎng)等進(jìn)行，方式為聯(lián)合支護(hù)。在過(guò)此斷層前，提出了合理有效的安全技術(shù)措施，在過(guò)斷層破碎帶時(shí)，能夠保證其安全可靠有效。

2 施工技術(shù)措施分析

2.1 掘進(jìn)施工工藝

在掘進(jìn)過(guò)程中，如果使用強(qiáng)行破頂煤的方法過(guò)斷層破碎帶，不僅在一定程度上增加了破巖量，增加施工難度，同時(shí)煤的回收率也有所降低。加之在掘進(jìn)過(guò)程中，受到構(gòu)造應(yīng)力的作用，此處頂板比較容易出現(xiàn)垮落現(xiàn)象，極容易發(fā)生安全事故。因此，通過(guò)使用松動(dòng)爆破的方法過(guò)斷層破碎帶，具體施工措施如下：

（1）15#煤軌道大巷在掘進(jìn)到還有50m到斷層或者破碎帶時(shí)，停止掘進(jìn)，采用探巷的方法，30m探巷，20m掘進(jìn)。當(dāng)巷道掘進(jìn)至大約680m的范圍時(shí)，在此處采用松動(dòng)爆破施工方法和工藝。

圖1 210軌道巷過(guò)斷層情況

（2）掘進(jìn)至682m范圍處，巷道以一定俯角（8°）保留上處頂煤，進(jìn)行破底巖，同時(shí)進(jìn)行下山掘進(jìn)。在掘進(jìn)過(guò)程中，不允許空頂作業(yè)，及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行永久支護(hù)補(bǔ)打。

（3）當(dāng)巷道進(jìn)行下山掘進(jìn)時(shí)，大約至18m位置后，頂板會(huì)進(jìn)入該斷層上盤(pán)巖石層，底板露出煤層，此時(shí)要對(duì)工作面掘進(jìn)角度進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，使其能夠按照巷道頂?shù)装宓姆较蜻M(jìn)行平行掘進(jìn)。見(jiàn)圖1。

2.2 加強(qiáng)支護(hù)措施

以一定角度進(jìn)行下山掘進(jìn)過(guò)程中，施工巷道頂板處就會(huì)預(yù)留一個(gè)三角煤柱，此煤柱厚度范圍大約為0～2.4m之間，此處煤層相對(duì)不穩(wěn)定，受構(gòu)造應(yīng)力、爆破振動(dòng)以及采動(dòng)應(yīng)力的作用，三角煤柱很難預(yù)留。因此，一旦出現(xiàn)大面積垮落煤，就會(huì)出現(xiàn)冒落區(qū)，高度最高可達(dá)2.4m。在此處，支護(hù)難度會(huì)進(jìn)一步增大，要優(yōu)化支護(hù)技術(shù)和工藝，保證三角煤柱的穩(wěn)定性。具體做法如下：

（1）對(duì)三角煤柱進(jìn)行維護(hù)時(shí)，要通過(guò)采用密集撞楔超前支護(hù)和永久支護(hù)相結(jié)合的方法，通過(guò)使用長(zhǎng)度3.5m、Φ30mm 鋼針來(lái)進(jìn)行密集撞楔超前支護(hù)。

（2）掘進(jìn)至682m處，定線開(kāi)始，下山掘進(jìn)過(guò)程中的頂板位置也要隨之確定，之后在頂板進(jìn)行密集鉆孔，鉆孔采用Y-123 型鉆機(jī)，角度大約為8°，鉆孔長(zhǎng)度和大小分別為3.7m和Φ42mm。每排大約布置10個(gè)鉆孔，同時(shí)保持0.4m的鉆孔間距。

（3）鉆孔后，要在其中填裝鋼針、錨固劑，在施工過(guò)程中，要保證鋼針與設(shè)計(jì)頂板平行，手持鉆機(jī)對(duì)鋼針處加壓錨桿，時(shí)間要超過(guò)60s。

（4）施工鋼針結(jié)束大約2h后，才能開(kāi)始進(jìn)行爆破掘進(jìn)，在進(jìn)行下山掘進(jìn)過(guò)程中，每茬炮進(jìn)度要小于1m，并且在爆破后，施工進(jìn)行永久支護(hù)。通過(guò)使用鋼筋拖梁、錨桿、錨索等進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，在撞楔超前支護(hù)間隙處使用錨桿進(jìn)行支護(hù)，每排要施工5根錨桿，配合長(zhǎng)度4.1m鋼帶，使用長(zhǎng)度為8.3m的鋼絞線進(jìn)行頂板錨索支護(hù)，每排排距為2m，間距1.8m，配套0.8m的工字鋼梁。圖2為巷道支護(hù)設(shè)計(jì)圖。

（5）下山掘進(jìn)大致2m后，要補(bǔ)打第二排撞楔支護(hù)，支護(hù)工藝與第一排相同，并且交錯(cuò)布置，交錯(cuò)重疊長(zhǎng)度1.5m，直到下山掘進(jìn)結(jié)束。

2.3 安全管理措施

（1）下山坡度在下山掘進(jìn)過(guò)程中要控制好。同時(shí)每班都要保證現(xiàn)場(chǎng)有專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行定線施工指導(dǎo)，可在一定程度上減少過(guò)斷層破碎帶時(shí)的找煤難度。

（2）下山掘進(jìn)過(guò)程中，要進(jìn)行撞楔超前支護(hù)對(duì)巷道頂板進(jìn)行鉆孔，其鉆孔角度要與下山角度相同，結(jié)束鉆孔后，用風(fēng)管清理鉆孔內(nèi)的煤粉，避免了鉆孔堵塞，導(dǎo)致樹(shù)脂錨固不牢固。

（3）在錨固撞楔超前支護(hù)時(shí)，時(shí)間不能低于60s。

（4）在下山掘進(jìn)過(guò)程中，采用松動(dòng)爆破技術(shù)，炮孔深度要保持在0.6～1.0m范圍內(nèi)，同時(shí)裝藥量要保證少于300g，每次操作時(shí)都不能高于3個(gè)。

（5）松動(dòng)爆破施工過(guò)程中，要觀測(cè)頂板變化，及時(shí)進(jìn)行永久支護(hù)，爆破后空頂距要低于0.8m。

（6）掘巷道在過(guò)斷層破碎帶時(shí)，要保證沿著12#煤層頂板平行掘進(jìn)。

圖2 巷道支護(hù)設(shè)計(jì)圖

3 結(jié)論

15#煤軌道大巷過(guò)斷層破碎帶時(shí)，通過(guò)采用科學(xué)合理的施工工藝、安全管理措施和加強(qiáng)支護(hù)，有效解決了過(guò)斷層破碎帶時(shí)三角煤柱的控制問(wèn)題，保證了巷道斷層破碎帶頂板的穩(wěn)定性，積累了過(guò)斷層破碎帶施工經(jīng)驗(yàn)。