巷道过断层安全生产技术措施探讨

2018-09-11赵彦军

山东煤炭科技 2018年8期

赵彦军

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿，山西吕梁 033100）

巷道在掘进过程中经常遇断层构造带，受地质构造影响，大大降低了顶板稳定性，巷道过断层掘进期间面临着巷道掘进效率低、顶板支护困难、围岩塑性变形等困难，很容易发生顶板冒顶、片帮等事故。以店坪煤矿2003巷为研究对象，提出了巷道过断层期间的巷道安全施工方法、安全支护工艺、安全技术措施等，确保巷道安全快速掘进。

1 概况

店坪煤矿2003巷位于井田830水平二采区北翼，东为井田边界，西为830南翼系统大巷，南为204工作面（未采），北为202采空区，工作面沿5#煤层布置，煤层平均厚度为3.1m，巷道直接顶主要以砂质泥岩为主，平均厚度为3.3m，基本顶主要以粉砂岩为主，平均厚度为7.9m。2003巷设计长度1210m，巷道断面规格：宽×高=4800×3000mm，采用综合机械化掘进工艺，采用锚杆、锚索、金属网联合支护。顶板每排5根锚杆，锚杆长度为2.0m，锚杆间距为1.1m，排距为1.0m，顶板锚索长度为5.3m，每排施工两根，锚索间距为2.0m，排距为3.0m。目前2003巷已掘进490m。

根据地测科提供资料显示，2003巷掘进至550m处将揭露f0逆断层，断层落差2.0m，倾角55°，如图1所示。

图1 店坪煤矿2003巷过f0断层剖面示意图

2 过断层安全施工方法

2.1 施工工艺

2003巷前期采用EBZ-200型半煤岩掘进机进行掘进，当巷道掘进至f0断层带附近时，采用松动爆破上山掘进施工工艺。

（1）当巷道掘进530m处时（距F0断层20m），施工巷道以6°仰角上山掘进，上山掘进时顶底板上山坡度一致，确保巷道高度不变。

（2）采用松动爆破施工工艺，施工巷道一个断面共计施工三排松动爆破孔，每排5个，炮孔成6°仰角布置，炮孔深度为1.0m。

（3）炮孔施工完后，在炮孔内依次填装药卷、雷管（正向装药），每个炮孔内填装一支药卷及雷管，水炮泥、炮泥封孔。

（4）爆破施工时每次爆破炮眼数量不得超过5个，爆破后及时对空顶处顶板施工永久支护。

（5）当巷道过断层带5m后，施工巷道顶板将遇到断层上盘煤层顶板，此时及时调整巷道掘进坡度，并沿断层上盘煤层顶底板平行掘进，继续采用综合机械化掘进施工工艺。

2.2 支护工艺

在断层下盘破顶岩及在上盘处留顶煤施工时，采用组合锚索、钢带、注浆、钢棚联合支护。

（1）当巷道掘进至530m处时对原支护进行优化。由于2003巷在下盘上山掘进时需破顶板岩层，而2003巷顶板直接顶主要以炭质泥岩为主，岩层稳定性相对较差，顶板破碎在0～1.5m范围内，所以在断层上盘掘进时，采用密集锚索网及钢带支护。方案如下：① 顶板每排布置6根长度为2.5m，直径为22mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间距为0.9m，锚杆排距为1.0m；② 顶板钢带采用长度为4.5m，宽度为0.28m的“JW”型钢带，每排锚杆穿插在钢带上，钢带与锚杆配套使用；顶板每隔3.0m施工两组组合锚索，每组组合锚索由规格为长×宽=0.5×0.5m钢托板及五根锚索组成，锚索长度为8.0m，组合锚索间距为2.0m，如图2所示。

（2）当巷道掘进至断层上盘时，需预留顶板三角煤柱，三角煤柱厚度为0～1.2m，由于5#煤层极不稳定，决定在原永久支护基础上，对顶板三角煤柱采取注浆、架棚等支护，施工方法如下：① 施工巷道在上盘掘进前，对顶板预留三角煤柱进行注浆支护，浆液采用马丽散混合粘剂，工作面共布置一排注浆孔（共计3个），注浆钻孔施工在设计顶板位置，钻孔与顶板平行布置，钻孔深度为5.0m，钻孔施工后采用注浆泵对三角煤柱进行注浆，注浆2h后方可继续掘进；② 巷道在上盘掘进后及时施工永久支护（与下盘处永久支护相同），永久支护施工完后，在其下方架设工字钢棚，钢棚间距为1.0m，由于钢棚架设在倾斜巷道内，为保证钢棚架设安全，在相邻两架钢棚之间采用连接杆进行固定，钢棚与顶板之间采用背板填充严实。