4326 回風順槽過斷層破碎帶支護技術研究

王 普

（山西三元煤業股份有限公司，山西 長治 046000）

由于地質構造作用，礦井井田范圍內往往伴隨著斷層的分布，斷層走向、傾向、傾角和落差各異。斷層分布不規律的特點，會對煤礦井下安全高效生產帶來極大影響，制約著回采和掘進工作面的推進[1-7]。本文針對三元煤業4326 回風順槽揭露斷層破碎帶的實際情況，研究了4326 回風順槽過斷層破碎帶的支護技術及其應用效果。

1 概況

三元煤業4326工作面主采3#煤層，位于四采區，工作面標高+485～+574 m，工作面東部、南部、西部均為實體煤，北部為四采區準備巷道。3#煤層平均厚度7.2 m，煤層傾角為1°～10°。煤層直接頂為砂質泥巖，厚度約為3.83 m，半堅硬，斷口平坦狀；基本頂為中粒砂巖，厚度為6.1 m，泥質充填，層理較為發育，斷口參差狀；直接底為細粒砂巖，厚度約為3.21 m，泥質充填，斷口參差狀；基本底為粉砂巖，半堅硬，斷口平坦狀。煤層頂底板鉆孔柱狀如圖1。

圖1 3#煤層頂底鉆孔柱狀圖

4326 回風順槽為4326 綜采工作面回采巷道，設計斷面形狀為矩形，掘進斷面寬5200 mm，凈斷面寬5000 mm，掘進斷面高4200 mm，凈斷面高4000 mm，掘進斷面面積21.8 m2，凈斷面面積19.5 m2。采用錨網（索）+鋼筋托梁聯合支護方式。根據《四采區三維地震勘探報告》資料分析可知，4326 回風順槽工作面地質構造復雜程度為中等，煤層節理、裂隙發育。4326 回風順槽在掘進過程中會遇到兩條斷層，分別為DF1 正斷層（至開口734 m）與F26 逆斷層（至開口166 m）。其中DF1 正斷層走向與順槽掘進方向基本保持一致，順槽掘進期間煤層節理裂隙發育，煤層及頂底板易破碎；F26 逆斷層走向N15°W，傾向S75°，傾角50°，落差3 m。在順槽掘進至距斷層破碎帶約30 m 的位置，巷道圍巖變得破碎，在原設計支護方案的支護下，巷道變形量大，通過單日每班用手持測距儀測量可知，單日巷道頂底板移近量可達83 mm，兩幫伴隨著片幫現象。

2 支護方案

2.1 順槽原支護設計方案

巷道頂板采用規格為Ф22 mm×2400 mm 高強度左旋無縱筋螺紋鋼筋，間距為1150 mm，排距為1200 mm，頂板中部的三根錨桿垂直頂板布置，兩端的兩根錨桿向外傾斜15°。頂板錨索材料為Ф18.9 mm、1×7 股高強度低松弛預應力鋼絞線，長度為8300 mm，間距2300 mm，排距1200 mm，兩根錨索均垂直于頂板布置。巷道兩幫采用規格為Ф22 mm×2000 mm 左旋無縱筋螺紋鋼筋，兩幫每排10 套，間距900 mm，排距1200 mm。兩幫第一根錨桿距頂板300 mm，水平方向上斜15°布置，第二、三、四根水平布置，第五根錨桿水平方向下斜15°布置，距離底板300 mm。

此外，巷道布置有10#鐵絲制成的網孔規格為50 mm×50 mm 的金屬網，巷道頂板金屬網尺寸5800 mm×1300 mm，巷道兩幫金屬網尺寸3500 mm×1300 mm，網與網長邊搭接100 mm，短邊搭接200 mm。巷道設計支護方案如圖2。

圖2 順槽設計支護方案（mm）

2.2 過斷層破碎帶支護方案

在順槽過斷層破碎帶期間，巷道支護方案有所改變。在頂板支護方面，順槽在揭露斷層前5 m時，改變頂板錨桿與錨索的排距，由原先的1200 mm 縮小至800 mm，錨桿間距不變；在原先每排頂錨桿之間補打1 根Φ18.9 mm×4300 mm 錨索，共計補打4 根，補打錨索間距1150 mm；錨索由原先每排2 根Φ18.9 mm×8300 mm 錨索替換為每排4根Φ18.9 mm×10 300 mm 錨索，錨索間距為1150 mm。順槽兩幫錨桿支護參數不變，如果兩幫存在失效錨桿，則在原有錨桿上下200 mm 范圍補打“W”鋼帶配合錨桿支護。巷道支護方案如圖3。

圖3 過斷層破碎帶支護方案（mm）

3 現場實施效果

在4326 回風順槽掘進過斷層破碎帶后，對順槽頂底板移近量及兩幫移近量進行觀測，觀測結果如圖4。如圖4 所示，4326 回風順槽圍巖變形量隨著觀測時間的增加而增大，但在35 d 后，圍巖變形穩定，最終4326 回風順槽頂底板移近量約120 mm，兩幫移近量約150 mm。表明通過增加4326 回風順槽過斷層破碎帶巷道圍巖的支護密度，能夠滿足巷道圍巖的變形要求，順槽可以安全掘進并使用。

圖4 4326 回風順槽變形實測結果

4 結語

依據4326 回風順槽與DF26 逆斷層的實際情況，提出了順槽掘進過斷層破碎帶的加強支護方案，并在現場成功應用。主要取得以下結論：

（1）提出過斷層破碎帶巷道支護方案，即在錨桿一排補打4 根長度為4300 mm 的錨索，錨索由2 根增加至4 根，錨桿索排距由1000 mm 減小至900 mm。

（2）通過提高過斷層破碎帶順槽的支護密度，4326 回風順槽頂板移近量與巷幫移近量最終維持在120 mm 和150 mm，順槽維護效果良好。