掘進巷道過斷層聯(lián)合支護方案研究

李 科

（潞安化工集團五陽煤礦，山西 長治 046200）

1 潞安化工集團A 礦2103 運輸巷概況

潞安化工集團A 礦2103 運輸巷所處區(qū)域為礦井301 采區(qū)南部，2103 運輸巷長度632 m，斷面呈矩形，斷面長度4.5 m、寬度3.5 m。巷道掘進方向同12-2 號煤層底板走向一致。

12-2 號煤層具有結(jié)構(gòu)簡單、可開采量較大等特點，巷道的直接頂由細砂巖和砂質(zhì)頁巖構(gòu)成，厚度為5.9 m，基本頂由粗砂巖構(gòu)成，厚度為9.7 m，不存在偽頂[1]。

當前2103 運輸巷已掘進155 m，由相關(guān)地質(zhì)資料可知，巷道160 m 處即將出現(xiàn)F3 逆斷層，斷層落差1.4 m，斷層傾角45°。由于斷層存在，導(dǎo)致巷道在掘進超過150 m 后，頂板開始出現(xiàn)離層、冒落等現(xiàn)象，尤其是掘進超過155 m 后，頂板整體性較差，破碎情況十分嚴重。現(xiàn)有的支護方式難以滿足頂板的支護需求，嚴重阻礙巷道掘進工作的安全高效進行。

2 頂板原支護方案分析

2.1 原支護方案

2103 運輸巷現(xiàn)有的支護方案為錨桿+錨索+鋼帶的聯(lián)合支護方案。選用的錨桿直徑為20 mm、長度為2 000 mm，選用的錨索直徑為17.8 mm、長度為4 500 mm，選用的鋼帶長度為4 200 mm、寬度為25 mm；頂板每排錨桿的數(shù)量為5 根，錨索的數(shù)量為3根，相鄰錨桿的間距為1 000 mm、排距為1 000 mm，相鄰錨索的間距為1 800 mm，排距為3 000 mm。錨桿在圍巖中的錨固長度為300 mm、外露長度為10～30 mm，錨索在圍巖中的錨固長度為1 200 mm、外露長度為150～250 mm。錨桿布置完畢后每排錨桿添加1 條鋼帶完成預(yù)緊過程[2]。

2.2 問題分析

現(xiàn)有的支護方案難以保證斷層區(qū)域的支護效果，降低了巷道的掘進效率以及施工安全性，主要原因如下：

1）受斷層構(gòu)造應(yīng)力影響。F3 斷層區(qū)域內(nèi)，巷道頂板煤巖層破壞嚴重導(dǎo)致應(yīng)力出現(xiàn)卸壓空間，造成巷道掘進過程中應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯，兩幫煤巖體出現(xiàn)垂直剪切應(yīng)力以及水平張拉應(yīng)力，造成巷道頂板產(chǎn)生破碎、離層和冒頂?shù)惹闆r。……