綜掘工作面過三角帶特殊區域及斷層帶支護技術探討

馬 超

（山東兗州大統礦業有限公司，山東 濟寧 272100）

1 礦井概況

山東兗州大統礦業有限公司位于兗州煤田西北邊緣，東部與興隆莊井田相鄰，南部與楊村井田相鄰。礦井井田面積12.522 5 km2，礦井設計生產能力21 萬t/a，2006 年核定生產能力為39 萬t/a。地質構造復雜程度為中等，煤層賦存屬于結構簡單全區可采的穩定煤層。水文地質類型為中等，礦井投產以來涌水量很小，涌水量等級為簡單。礦井及周邊老空分布情況一般。開采3 煤不受其直接充水水源3 煤頂、底板砂巖水和三灰水的威脅。3 煤受水害影響程度為中等。歷年瓦斯等級鑒定結果為低瓦斯礦井。東翼采區3 煤層具有煤塵爆炸危險性，爆炸指數37.66%，為Ⅱ類自燃煤層，自然發火期64 d。南翼采區3 煤層具有煤塵爆炸危險性，爆炸指數36.92%，為Ⅱ類自燃煤層，自然發火期80 d。一對立井開拓，單水平上下山長壁綜采工藝采煤，中央并列式通風，一噸礦車雙層罐籠提升。“五證一照”齊全，合法有效。主（副）井裝備有梯子間作為安全出口。

2 掘進工作面情況

現掘進工作面為F9305 軌道順槽，沿底掘進，掘進期間采用綜掘機破煤，刮板輸送機或皮帶輸送機運煤的聯合運輸方式。F9305 軌道順槽開門于F9305輔助運輸巷，巷道基本沿底布置，與該巷道成90°58′夾角，開門施工先錨網支護，距離采空區約3 m改為錨網支護完畢后套棚施工，進入采空區后改為架棚施工。F9305 軌道順槽開門施工至278 m 處為原9311 外切眼位置，在三角帶特殊區域中掘進，施工至298 m 處揭露F14 斷層，落差約1.1～6.6 m，為防止冒頂及支護強度，實現安全掘進，根據實際情況，采取三角區域及斷層前后加強支護、煤柱邊緣區域預注漿處理、打設超前管縫錨桿、注LFM 防滅火材料堵漏等措施通過。

3 煤柱邊緣區域預注漿處理

1）根據以往揭露情況，切眼煤柱邊緣區域煤巖破碎，易出現漏頂情況，在F9305 軌道順槽臨近切眼前6 m 臨時停掘，在巷道迎臉均勻布置5 處鉆孔，鉆孔自右幫向左依次排序，具體參數見表1。

表1 鉆孔參數表

2） 鉆孔由綜掘二隊施工，鉆頭φ不低于42 mm，鉆孔施工結束后由通巷工區逐節下入孔徑為1 寸的花管、注漿管，用鐵絲將注漿管固定在錨桿或網子上，然后使用氣動注漿泵或其它注漿泵向注漿管內壓注水泥漿液，注漿量不受限制；若起壓時，壓力臨近4 MPa 時停止注漿，注漿完畢后在進行掘進。注漿鉆孔布置見圖1.

圖1 注漿鉆孔平面示意圖

4 F9305 軌道順槽三角帶特殊區域（原9311外切眼）中支護參數

1）采取撞楔法控制頂板及幫部破碎煤體，每次只能割1 架棚，三角區域前后5 m，棚距調整為600 mm，誤差±100 mm。

2）如揭露三角特殊區域,頂幫局部沒有壓實時有空洞時，對空洞區域注LFM防滅火材料堵漏。

5 F9305 軌道順槽過F14 斷層支護參數

1）每次只割1 架棚，斷層前后5 m，棚距調整為600 mm，誤差±100 mm。

2）架棚后在實體煤、巖中，在每棚中間打設一排錨桿，頂部為左旋無縱筋全螺紋鋼φ16 mm 的錨桿，長度為2 000 mm；幫部為左旋無縱筋全螺紋鋼φ16 mm 的錨桿，長度為1 500 mm，錨桿的排距為700 mm，誤差均為±100 mm，頂、幫部錨固長度均不少于700 mm，煤巷錨固力60 kN、巖石內錨固力120 kN；幫部從頂板向下支護3 排錨桿，第1 排距頂板400 mm，第2 排距第1 排為700 mm，第3 排距第2 排為700 mm，均與幫垂直，誤差均為±100 mm。具體斷面支護參數見圖2.

圖2 F14 斷層中斷面支護圖

3）架棚后及時打設頂板錨桿，幫部錨桿支護距離迎頭不大于6 m。

4）巖石內及實體煤內不再進行噴涂及打設注漿管。

6 在煤層內防治漏（冒）頂技術

1）割1 架(棚距0.6 m)時一次截深0.6～0.8m 為宜，最大不超過1 m（從迎頭第1 架棚梁前端量取）。

2）根據斷層落差情況，提前調整巷道坡度，巷道進入對盤全煤后，繼續沿底煤進行施工。具體過DF14 斷層預測剖面見圖3。

圖3 F9305 軌道順槽過F14 斷層預測剖面圖

3）割煤前，打設超前管縫錨桿，管縫錨桿使用MF43/1500，生根在工字鋼棚梁上，在靠近迎頭一架棚的棚梁上方緊貼棚梁按0.3～0.4 m 間距、25°～30°坡度砸投管縫式錨桿，如果煤體松軟，使用長度1 500 mm 管縫錨桿，不能滿足需要時，使用長度2 000 、3 000 mm 管縫錨桿，掘進期間根據頂板實際情況，對超前管縫錨桿間距及個數適當調整，以保證頂板不漏頂為準。

4）打設超前管縫式錨桿，外端盡量打至棚梁，特殊情況外露（以棚梁外側量取）約50 mm。

7 在巖層內防治漏（冒）頂技術

過斷層期間，頂板為巖石時，管縫錨桿不方便打設或打設較慢，不利于控制頂板時，在割煤前打設超前錨桿，使用φ16 mm×1 500 ㎜，超前錨桿與巷道頂板向上呈45°夾角。間距不大于0.7 m，根數不少于5 根，錨桿間距及根數可根據現場進行調整，以護頂為原則，每根錨桿采用采用1 根MSCK2570 型超快速樹脂錨固劑。

8 處理冒頂安全注意事項

1）若掘進期間出現冒頂時，棚距按照600 mm（±100 mm）。在迎頭鋪上雙層金屬網，利用單體支柱斜頂住金屬網，戧柱的數量根據現場實際情況確定，避免迎頭的矸石突然滑落，迎臉位置打設一排點柱,單體支柱間距0.8 m（誤差±0.1 m），單體支柱距離幫部不得大于1.0 m，單體支柱的間距以柱頭量取為準，受現場矸石等環境影響時，打設點柱與頂板允許有一定的夾角，間距可調整。因單體支柱支設在冒落的矸石上，初撐力以水壓為準。

2）架設永久鋼棚支護，幫部網子必須掛至底部，單體支柱兩幫側鋪設舊皮帶防止幫部矸石滑落。為了確保鋼棚的穩定性，采用左旋無縱肋螺紋鋼φ16 mm 的錨桿配合夾板固定，錨桿長度為1 500 mm，錨固長度不少于700 mm，每個棚腿使用1 組專用夾板，位于棚腿的中上部。若松散煤體中錨桿錨固不住，棚腿不再固定時，前、后棚必須連鎖固定。

3）如頂板破碎較嚴重時在迎頭靠近頂板位置平行于頂板按照間距不大于200 mm 的距離插上一排1.5 m 長的錨桿、釬子或超前打設管縫式錨桿，作為超前支護。如與大塊矸石影響插錨桿或釬子時，錨桿、釬子及管縫式錨桿間距可以適當調整，具體以避開大塊矸石為準。采取撞楔法固化頂板時，由于打設管縫較為密集，背板傳不上時，不再要求傳設背板。

4）冒落的頂板處能夠穿進φ60 mm 鋼管時及時穿鋼管用來控制矸石避免冒落。迎頭的金屬網必須扣扣用鐵絲相連。迎頭處理冒落的矸石時，前探梁必須緊跟工作面，前探梁上鋪設金屬網。迎頭過垮落段架棚時棚梁上按照不小于6 塊背板布設。處理過垮落段期間，要安排專人進行監護，保證退路暢通。

5）在施工期間如頂幫破碎片冒嚴重，冒落高度超過0.5 m，迎頭停止掘進。對迎頭打眼安設注漿管，隨后對片冒區域壓注水泥水玻璃膠體、LFM 輕型充填材料。

6）對迎頭前上方或端頭冒落區域的破碎煤體或空洞進行壓注水泥漿加固，采用注射雙液漿方式固化頂板，打眼數量不得低于3 個，左側、中部及右側各打設1 個，鉆孔上仰角20°～30°，兩側鉆孔距幫不大于300 mm，向幫部傾斜水平角20°～25°，眼深4.5～5 m，然后逐節往鉆孔內依次安設注漿花管和注漿管，然后使用錨固劑（或棉紗）封堵孔口。

9 總 結

通過以上各項技術方案和措施的落實，有效地防止冒頂，實現了安全掘進，對三角帶特殊區域及斷層帶支護處理提高了施工進度和安全性，取得了良好的安全經濟效果。為以后巷道的掘進提供了可靠的依據和成功的經驗。