朱海峰

（王晁煤矿有限责任公司，山东 枣庄 277518）

0 引 言

巷道掘进过程中常存在过复杂地质构造的情况，其中以遇断层构造最为普遍。断层是漫长历史时期中形成的构造，是岩体中自然存在的特殊结构弱面。断层的出现不仅会影响巷道的正常掘进，而且在构造应力作用下，断层影响区域内的围岩力学强度很低。因此巷道掘进过程中，在地应力和工程扰动的影响下，使处于塑性状态的围岩发生渐进性损伤破坏，并最终造成巷道的失稳变形。

现阶段，我国煤矿工作面巷道掘进中，在遇落差不超过煤层厚度的小断层构造时，常采用直接强过断层的方式。在遇落差达3～6m的断层时，则采用后退挑顶或后退卧底方法，并配合相应的支护方式以保证巷道围岩稳定。但在过连续断层情况下的掘进和支护方式选择却很少涉及，本文以王晁矿20408工作面为工程背景，对运输顺槽过连续断层构造时的掘进支护方式进行研究，并分析巷道围岩变形情况。

1 工程概况

枣庄王晁煤矿有限责任公司隶属于台儿庄区区属国有控股有限责任公司，矿井位于滕州市级索镇境内，目前主要回采 3下、12下、14、16、17煤层。其 20408工作面位于204采区，主采12下煤层厚度0.30～2.37m，平均厚度1.20m，可采性指数0.95，开采标高为-270～-470m，属大部可采薄煤层。12下号煤层顶底板岩性及理化性质见表1。

表1 12下煤层顶底板岩性及理化性质

巷道掘进中发现：顶板岩层不甚坚硬，胶结松散，加上小断层十分发育，将顶板切割的支离破碎，极易冒落，初次跨落步距为25m，日常下沉量20mm，最大来压下沉量40mm，属二级一类顶板。老顶为胶结致密坚硬的长石～石英砂岩，常形成20～30m的空顶，极难冒落，属来压强烈型顶板。直接底板为为八灰，局部八灰沉缺，相变为泥岩，普遍含泥岩伪底，厚0.15m。底板凹凸不平，井下常见灰岩挤入煤层，形成“灰岩穿刺”构造，使煤层局部变薄。

20408工作面运输顺槽设计沿12下煤底板矩形断面掘进835m，采用综合机械化掘进工艺，锚网锚索支护。当掘进到453m时，巷道揭露两条正断层。巷道揭露第一条落差5.0m的正断层后，断层将煤层断开至巷道底板以下，在施工下山找煤期间，迎头又揭露一条落差14m的正断层，将煤层抬高至巷道顶板，形成了一处地堑构造。巷道遇连续断层区岩性变化示意图如图1所示。

图1 巷道遇连续断层区岩性变化示意图

2 巷道掘进及支护方式

为避免巷道过连续断层时形成的地堑式构造对后期施工和运输的影响，并考虑掘进效率及煤炭资源回收量等情况下，设计对20408工作面运输顺槽在断层影响区外进行如图2所示的挑顶施工上山，其具体施工如下：

1）挑顶施工：自运输顺槽地质勘测点J9外延7m开始由外向里逐排以锚杆位置依次进行挑顶施工，并紧跟放顶迎头施作金属网、锚杆及锚索等进行巷道二次支护。施工时，先解开顶板金属网，清空网后冒落矸石，随后卸掉锚杆托盘，并使用专用找顶工具进行挑顶定位，然后采用风钻打眼爆破法进行挑顶施工。挑顶时以J9号点向外7m为基准，距离巷道顶板1.3m设好腰线，挑顶前需按250‰坡度将挑顶范围内腰线标定完毕，打眼挑顶时以基准处巷道高度现场确定需挑顶厚度，挑顶后确保该段巷道顶底板成一个坡度。

采用爆破法进行挑顶施工时，为保证顶板稳定性和巷道安全，炮眼炸药量控制在0.1～0.2kg，单次放炮仅起爆2个炮眼，炮眼封孔炮泥长度严格执行《煤矿安全规程》相关规定。冒落矸石直接垫在该处巷道底板上，并将原老巷道垫实，且保证巷道高度不低于2.3m，底板要清理平直方便人员行走。

2）巷道支护：挑顶前，需对施工段巷道采取临时支护，即可采用2根长度为4.5m的DN50厚壁钢管作为前探梁支护，接顶木枇采用长×宽×厚=2200×200×50mm的木枇或长度不小于2200mm半圆木接实顶并用木楔加固。

挑顶后，巷道顶、帮支护采用锚网+锚索进行支护，锚杆排距1.0m，间距0.8m。两帮采用煤矿井下用双向拉伸塑料护帮网护帮，2.2m钢筋梁压网，φ14×1500mm圆钢锚杆锚固，锚杆自距顶400～500mm处布置，间排距1000×1000mm。锚索排距1.0m，采用双锚索梁进行支护：每隔1.0m施工一组锚索，每组2棵；施工锚索时沿巷道中心线布置，紧跟迎头打设，当前排锚索距迎头最前一排锚杆超过1.0m时及时打锚索。放炮前永久支护（锚杆）至迎头距离不大于1000mm，放炮后永久支护（锚杆）至迎头距离不大于2000mm。

安装永久支护的锚杆时，托盘必须与围岩接触严密，托盘、螺母要上紧上牢，顶板螺纹钢锚杆露出螺母长度10～100mm，两帮圆钢锚杆露出螺母长度10～50mm，锚索露出锁具长度为150～250mm。迎头矸石达到可以进行顶板锚杆支护的高度时，必须及时进行顶板锚网支护，挑落煤（岩）堆积无法进行锚杆支护时，必须先处理矸石再进行支护。

3 围岩变形情况

图2 巷道表面位移监测断面示意图

巷道挑顶施工完成后，巷道表面位移观测采用改进的“十”字交叉法进行测量，在巷道内断层影响区中心位置布置一个测点，布置方式如图2所示。在顶底板和两帮中部分别垂直于表面打φ28mm×0.4m的钻孔，然后将长φ20mm×0.5m的螺纹钢放置在钻孔中央，并且使用一支z235树脂锚固剂将螺纹钢锚固在钻孔内，并外露50mm。根据图示几何位置，具体测量方法如下：在A、B之间拉紧测绳，并用钢卷尺读取AB值，以测量顺槽顶底板的移近量；C、D之间拉紧一铅垂线，读取CD的值，以测量两帮的偏移量。

对20408运输顺槽挑顶完成后即进行观测，观测周期为2个月，前期受施工扰动影响巷道位移较大，设置为每天观测一次，后期巷道逐渐稳定，改为每两天观测一次，观测结果记录成表，断层影响区内的巷道围岩变形量如图3所示。

图3 运输顺槽围岩变形观测结果

通过图3可以看出：运输顺槽围岩位移量的变形趋势为前期变形快，后期逐渐趋于平缓，巷道顶底板移近速度在支护初期为14 mm/d，两帮最大移近速度为12.5 mm/d，随着时间推移，巷道变形速度越来越小，最终稳定在0.1mm/d左右。至观测结束，两帮移近量约为150mm，顶底移近量约为190 mm，此时运输顺槽断面能够满足现场运输要求。

4 结 论

本文以王晁矿20408工作面运输顺槽过连续断层区为背景，提出采用后撤挑顶的方式避免巷道沿底煤掘进出现的V字形地堑构造，并以钢管+木枇组合作为临时支护，以锚网+锚索组合作为永久支护保证巷道断面的稳定性。通过现场观测得出巷道围岩位移量的变形趋势为前期变形快，后期逐渐趋于平缓，最终围岩变形量满足巷道断面的实际要求，从而为类似情况下的工程提供参考依据。