松軟煤層沿空掘巷“精準治斷層”技術實踐

李文楓

（安徽恒源煤電股份有限公司任樓煤礦，安徽 淮北 235123）

1 工程概況

圖1 Ⅱ7324S 風巷過DF47 斷層平面布置

圖2 Ⅱ7324S 風巷過DF47 斷層層位控制

任樓煤礦Ⅱ7324S 風巷沿空掘進，上鄰Ⅱ7322采空區，沿空區段煤柱8 m 左右；上覆Ⅱ7222 采空區，凈巖柱為1.7～8.0 m，頂板巖性為泥巖，直接頂離層、易冒落，頂板管理難度較大，瓦斯超限及自然發火風險較高。掘進過程中揭露DF47斷層，斷層落差12 m 左右，且存在左右擺動現象，大大增加了巷道支護、瓦斯管理及防滅火管理難度。巷道設計斷面：B×H=4.6 m×2.7 m，采用錨帶網索注支護形式。

圖3 Ⅱ7324S 風巷過DF47 斷層煤巖性柱狀圖

2 “精準治斷層”技術

圖4 超前預注漿斷面布置

2.1 超前預注漿加固

Ⅱ7324S風巷過斷層、托煤頂及頂板破碎段，采用注漿導流管配合連接套及Φ38 mm 封孔器對巷道頂板煤體進行超前預注漿加固，導流管間距600 mm，打6 m 進4 m，具體施工角度及位置可以根據現場實際情況進行調整。注漿材料為久米納無機充填加固材料KWJG-4。注漿期間需確保封孔質量，不得跑漿，確保能對頂板煤體起到加固作用［1-2］。

2.2 管縫錨桿超前護頂

超前預注漿后，加密打設管縫錨桿進行超前護頂。施工前，在迎頭敲幫問頂之后，采用Φ42 mm的釬花配合風鉆，在迎頭向前方與頂板夾角5°～10°仰角施工鉆孔，孔深度為2 m。鉆孔施工好后隨即使用大錘將Φ43 mm×2 000 mm 管縫錨桿砸入孔內［3］；打設管縫錨桿時必須從巷中向兩幫逐根打設，間距不大于200 mm，護頂錨桿的護頂步距為兩排，即每施工兩排就必須打設一次護頂錨桿。

圖5 超前預注漿剖面布置

圖6 超前護頂管縫錨桿平面布置（單位/mm）

圖7 超前護頂管縫錨桿剖面布置（單位/mm）

圖8 超前護頂管縫錨桿現場實拍

2.3 長短錨索交替支護

巷道過斷層施工期間，結合頂板窺視資料，動態差異化調整中空注漿錨索長度，確保錨索錨固端位于巖層之中：頂部支護采用Φ21.8 mm×3 500 mm 中空注漿錨索代替原Φ22 mm×2 400 mm左旋無縱筋等強螺紋錨桿，間排距750 mm×800 mm，每排7 根，預緊力不小于240 kN；頂部加固采用Φ21.8 mm×5 300 mm (6 300 mm、8 300 mm）中空注漿錨索，間排距800 mm×800 mm，每排5根，預緊力不小于240 kN。頂板中空注漿錨索每施工一排后，立即安排注漿進行全長錨固，注漿材料為久米納無機充填加固材料KWJG-3。充分利用中空注漿錨索實施圍巖注漿加固技術，提高圍巖自身承載能力，同時從增加預緊力入手，提高巷道支護質量。

2.4 窄煤柱注漿加固

高地應力松軟煤層沿空掘巷在回采時，受超前壓力影響，易出現漲幫、頂板下沉等斷面縮小現象，特別是在過斷層期間，頂幫壓力顯現明顯，既影響巷道通風，又限制兩巷超前支護。Ⅱ7324S 風巷沿空幫在常規幫部支護的基礎上采用“W”鋼帶配合Φ21.8 mm×6 300 mm 中空注漿錨索對幫部進行補強支護，錨索位于幫部錨桿之間，間排距為800 mm×800 mm，每排3 根，角度為45°仰角，預緊力為100 kN。同時，采用窄煤柱注漿加固技術，取消窄煤柱幫部噴漿封閉，利用注漿導流管代替注漿錨桿，實現深孔注漿，通過漿液在圍巖內的擴散，填充了煤體內部裂隙，形成了支撐骨架，提高了圍巖強度。幫部注漿材料為久米納礦用無機加固復合砂漿KWJG-1。

圖9 巷道支護斷面

圖10 窄煤柱注漿加固斷面

圖11 窄煤柱注漿加固開孔位置

圖12 窄煤柱注漿加固現場實拍

2.5 噴、注漿封堵

為有效治理瓦斯，防止瓦斯溢出及空氣進入采空區。對巷道過斷層前后10 m 范圍頂板進行噴注、注漿封堵。噴漿采用M 32.5 砌筑水泥，噴漿厚度50 mm［4］；注漿采用Φ20 mm×2 000 mm 注漿錨桿，間排距1 400 mm×1 400 mm，每排3 根，注漿壓力不小于2.0 MPa，注漿材料為久米納無機充填加固材料KWJG-1。

圖13 注漿錨桿布置

3 技術措施

“精準治斷層”其核心工藝流程∶先對巷道頂板進行超前預注漿加固，再進行管縫錨桿超前護頂，然后進行頂板支護及注漿，接著進行幫部支護及注漿，最后進行噴、注漿封堵。為確保“精準治斷層”工藝順利實施，需制定并嚴格實施安全技術措施。

1）遵循“先超前加固護頂，再掘進支護通過”的原則，以確保頂板完整。

2）進行超前鉆孔時，必須嚴格控制鉆孔角度，鉆孔與鉆孔之間保持平行，確保鉆孔在巷道輪廓線位置。

3）注久米納無機充填加固材料（KWJG-1、KWJG-3、KWJG-4）時必須嚴格按照說明書要求的水灰比和注漿壓力執行。

圖14 巷道過斷層施工流程

4 結語

Ⅱ7324S風巷采用“超前預注漿加固—管縫錨桿超前護頂—長短錨索交替支護—窄煤柱注漿加固—噴、注漿封堵”全斷面一次過斷層施工技術，安全通過DF47斷層，并順利揭開了煤層。

通過圍巖在線監測系統實時監測頂板位移變化，并輔以圍巖移近量觀測、頂板離層儀監測、錨桿（索）應力傳感器監測、窺視孔驗證等手段，全面監測支護效果。

經現場監測，巷道頂、底板及兩幫變形量小于50 mm，巷道支護質量穩定。應用新型注漿材料，完善礦壓監測手段，最終實現高地應力松軟煤層沿空掘巷“精準治斷層”目的。可為其他巷道過斷層施工提供經驗借鑒。