礦井大斷面巷道機(jī)械化掘進(jìn)過(guò)斷層群技術(shù)探究

李國(guó)平 程鐵軍

（河南能源集團(tuán)焦煤鑫珠春公司，河南 焦作 454000）

某礦井煤層平均厚7.0 米，通過(guò)大采高液壓支架實(shí)施回采。有關(guān)資料顯示，該礦區(qū)兩個(gè)接續(xù)工作面受落差超過(guò)17 米的大斷層切割。 并且該礦是大采高重型工作面（7m），要求的巷道斷面大， 巷道掘進(jìn)及支護(hù)等工作具有非常大的難度。 考慮到上述問(wèn)題，該礦通過(guò)改善支護(hù)、科學(xué)組織等策略，使大斷面巷道機(jī)械化掘進(jìn)快速過(guò)大斷層群得以實(shí)現(xiàn)， 為該礦健康持續(xù)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

1 斷層、巷道狀況

1.1 斷層群簡(jiǎn)介

DF3 斷層：正斷層，傾角69°，落差處于3.1-17.6 米范圍內(nèi)，延伸超過(guò)4.1 公里；經(jīng)預(yù)測(cè)，斷層和兩個(gè)連續(xù)工作面的落差大約為17 米。F31 斷層：為次生斷層，傾角59°，落差處在1.4-5.1 米，延伸超過(guò)1.7千米。 兩個(gè)斷層近似平行。 別的斷層局部發(fā)育，落差處在1.2-3.0 米范圍內(nèi)，基本上和上面兩個(gè)平行。 斷層面附近裂隙發(fā)育，主要是泥巖、粉砂巖。

1.2 巷道簡(jiǎn)介

52306 工作面回風(fēng)巷、52305 工作面運(yùn)輸巷斷面形狀及支護(hù)見(jiàn)下圖。

圖1 斷面形狀及支護(hù)示意圖（mm）

運(yùn)輸巷與回風(fēng)巷在正常段掘進(jìn)過(guò)程中，都順著煤層底板的方向進(jìn)行，坡度大致為水平；以≤6.0°的坡度進(jìn)入斷層區(qū)，當(dāng)?shù)竭_(dá)上盤煤層以后依舊順著煤層底板方向掘進(jìn)。

1.3 巷道和斷層的位置關(guān)系

按照鉆孔分析，DF3 斷層群和52305 運(yùn)輸巷、52306 回風(fēng)巷成8°角彼此交叉。 在層位上，因每一個(gè)斷層都屬于正斷層，所以兩巷道都為先進(jìn)入斷層下盤后到上盤。

2 施工難點(diǎn)與方案

2.1 主要難點(diǎn)

第一，DF3 斷層落差大，具體地質(zhì)狀況不明確，同時(shí)鉆孔相對(duì)較少。 并且DF3、F31 斷層交錯(cuò)，在巷道掘進(jìn)向擺動(dòng)，很難確定掘進(jìn)變坡位置。 要是過(guò)早變坡，那么會(huì)使掘進(jìn)巖石量大幅提高，使得過(guò)斷層工期延長(zhǎng)；變坡太晚，巷道坡度大，仍然要進(jìn)行二次拉底，使得掘進(jìn)工程量有所提高。

第二， 斷層走向和巷道夾角相對(duì)較小，52305 工作面運(yùn)輸巷、52306 工作面回風(fēng)巷在斷層范圍內(nèi)掘進(jìn)距離長(zhǎng)。

第三，巷道斷面大，周圍裂隙發(fā)育，頂幫破碎，非常難于進(jìn)行支護(hù)，使得掘進(jìn)工作中很難進(jìn)行安全管理。

2.2 施工方案

第一，確定巷道變坡位置與坡度。 （1）按照連采掘進(jìn)設(shè)備爬坡能力與支架搬運(yùn)車運(yùn)輸坡度要求，確定爬坡坡度≤6.0°。（2）按照斷層和巷道的交叉點(diǎn)， 并且兼顧割巖量最小， 來(lái)確定變坡位置。因DF3 斷層落差大約是17 米，比煤層厚度大，所以交叉點(diǎn)為依據(jù)變坡位置進(jìn)行確定。按照探巷揭露DF3 斷層狀況，確定坡度5.5°，起坡位置為巷道26 聯(lián)巷中心線向前8m。

第二，生產(chǎn)組織。 為使過(guò)斷層群的掘進(jìn)效率提高，變坡之后，該礦通過(guò)兩支掘進(jìn)隊(duì)分別掘進(jìn)一條巷道，主要通過(guò)機(jī)械化進(jìn)行掘進(jìn)，確保能夠在不利條件下順利掘進(jìn)，將接續(xù)緊張的問(wèn)題解決。 為防止兩隊(duì)伍上煤過(guò)程中彼此影響，再為綜掘隊(duì)配備一套膠帶機(jī)來(lái)上煤， 利用轉(zhuǎn)載膠帶機(jī)與52305 工作面運(yùn)輸巷膠帶機(jī)搭接。 兩隊(duì)通過(guò)各自的通風(fēng)機(jī)壓入式進(jìn)行供風(fēng)。

3 巷道快速過(guò)斷層技術(shù)

3.1 巷道掘進(jìn)

第一，連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)。

（1）割煤：斷層面處于右?guī)蛡?cè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先在左側(cè)切槽，再右側(cè)采垛；當(dāng)處在左幫側(cè)時(shí)，與上面相反。 掘進(jìn)的時(shí)候，首先利用切槽工序掏出掌子頭煤體，增加另一側(cè)巖體的自由面，從而使采垛效率有所提高。

（2）裝煤：這一個(gè)環(huán)節(jié)主要通過(guò)連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行。

（3）運(yùn)煤：通過(guò)梭車進(jìn)行，梭車把煤傳輸至給料破碎機(jī)上，破碎之后傳輸至膠帶輸送機(jī)運(yùn)出。

（4）循環(huán)進(jìn)度：進(jìn)入半煤巖巷后，按照施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的頂幫狀況對(duì)循環(huán)進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整，保證其在5 米以下；揭露斷層面后，變成2 米，短掘短支。

第二，綜掘機(jī)掘進(jìn)。

（1）割煤:為降低割巖對(duì)器械的影響，過(guò)斷層的時(shí)候先割下部的煤（沿底板自左而右），接著割上部的，以有效利用掏出的下部空間為上部營(yíng)造好的條件。 這樣能降低功耗與器械損害，并且還能降低頂板暴露時(shí)間。

（2）裝煤：通過(guò)綜掘機(jī)實(shí)現(xiàn)該環(huán)節(jié)。

（3）運(yùn)煤：綜掘機(jī)→防爆自卸工程車→給料破碎機(jī)→巷道膠帶機(jī)。

（4）循環(huán)進(jìn)度：按照頂幫穩(wěn)定狀況來(lái)確定，當(dāng)其相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，確定為3 米；當(dāng)其相對(duì)破碎時(shí)，確定為2 米或1 米。

3.2 巷道支護(hù)

第一，按照對(duì)斷層的預(yù)測(cè)，在斷層和巷道距離大于一百米，頂幫不受斷層影響前提下，通過(guò)正常的方法進(jìn)行支護(hù)。 頂板通過(guò)“錨桿+鉛絲網(wǎng)+錨索+圓鋼鋼帶”方面進(jìn)行支護(hù)。 正幫通過(guò)“玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)+木托盤”進(jìn)行支護(hù)；負(fù)幫通過(guò)“圓鋼錨桿+鋼筋網(wǎng)”進(jìn)行支護(hù)。

第二，伴隨不斷掘進(jìn)，斷層和巷道兩者的距離不斷降低，前者對(duì)后者產(chǎn)生的影響不斷增加，頂幫不穩(wěn)定。 在這個(gè)時(shí)期，利用對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的方式提高支護(hù)效果。 頂板通過(guò)“錨桿+鋼筋網(wǎng)+錨索+W 鋼帶”的方法進(jìn)行支護(hù)。 正幫通過(guò)“玻璃鋼錨桿+塑料網(wǎng)+木托盤”進(jìn)行支護(hù)，負(fù)幫通過(guò)“圓鋼錨桿+鋼筋網(wǎng)+幫錨索+豎向鋼帶”進(jìn)行支護(hù)。

第三，當(dāng)巷道過(guò)DF3 大斷層的時(shí)候，斷層面出現(xiàn)破碎，同時(shí)片幫逐漸變得明顯，利用選擇新的支護(hù)材料、對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整等方式提高支護(hù)效果。 頂板通過(guò)與第二個(gè)階段相同的方式進(jìn)行支護(hù)。 錨桿間排距有所增加， 錨索間排距有所減小， 主要以“井”型來(lái)提高支護(hù)效果，并且配備樹脂錨固劑。 正幫和負(fù)幫的支護(hù)與第二階段的方式相同， 不過(guò)錨桿間排距和幫錨索間排距有所減小。 同時(shí)，幫錨索通過(guò)三花眼的形式來(lái)設(shè)置，鋼帶彼此之間搭接。

4 結(jié)語(yǔ)

本文闡述了斷層、巷道狀況，指出施工難點(diǎn)與方案。 在此基礎(chǔ)上，細(xì)致深入地提出巷道快速過(guò)斷層施工技術(shù)，以期為大斷面巷道機(jī)械化掘進(jìn)過(guò)斷層群提供指導(dǎo)和借鑒。