過(guò)特大斷層掘進(jìn)斷面及支護(hù)方案

郭振華

（同煤集團(tuán)云岡礦，山西 大同 037017）

引言

同煤集團(tuán)云岡礦自建礦以來(lái)從未施工過(guò)此類(lèi)斷層，由于斷層落差大、施工工藝繁瑣、員工勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工緩慢、危險(xiǎn)系數(shù)高，以現(xiàn)有的施工工藝及支護(hù)工藝不能保證安全、順利的通過(guò)，即使安全順利的通過(guò)也不能保證將來(lái)回采時(shí)無(wú)安全隱患，并且維護(hù)巷道危險(xiǎn)性高，維護(hù)費(fèi)用也相對(duì)較高。

為了避免對(duì)施工人員及設(shè)備造成極大的安全隱患，減少煤炭損失，增加煤礦效益，并為將來(lái)遇到此類(lèi)地質(zhì)構(gòu)造提供有效可靠的經(jīng)驗(yàn)及安全保障。經(jīng)有關(guān)礦領(lǐng)導(dǎo)的組織，研究出一套可靠的、具有針對(duì)性的施工方案。

1 工作面情況說(shuō)明

2615巷位于12號(hào)層406盤(pán)區(qū)，該巷道東西走向布置，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度438m，煤層較穩(wěn)定，簡(jiǎn)單無(wú)夾石，煤層厚度1.9～6.5m，平均4.5m，煤層賦存較穩(wěn)定，傾角在1°～3°，平均2°。

2615巷道直接頂為細(xì)砂巖灰色，含少量暗色物質(zhì)，膠結(jié)結(jié)實(shí)，厚度為2.4m。老頂為細(xì)砂巖灰色，膠結(jié)堅(jiān)實(shí)，硬度較大，底部為石英砂巖薄層。底部發(fā)育一層0.2m的煤線(xiàn)，厚度為31.25m。巷道北部為云岡礦物探低阻異常區(qū)，南部靠近宏達(dá)煤礦主副井筒，西部為云岡礦406盤(pán)區(qū)的三條盤(pán)區(qū)巷，東部靠近我礦與晉華宮井田礦界。

但在2615巷道距506－4回270～290m范圍內(nèi)處發(fā)育一條東南走向落差為30m的正斷層（見(jiàn)下頁(yè)圖1），預(yù)計(jì)在過(guò)斷期間頂板破碎，壓力較大，掘進(jìn)困難，且支護(hù)難度非常大。

2 工作面設(shè)計(jì)及支護(hù)方案

2.1 頂板相對(duì)容易維護(hù)時(shí)支護(hù)方案

1）當(dāng)遇斷層或出現(xiàn)頂板破碎時(shí)，采用錨桿、鋼帶、金屬網(wǎng)、錨索梁支護(hù)。頂板打設(shè)四眼鋼帶（孔距900mm、長(zhǎng)度320mm）并鋪金屬網(wǎng)，頂錨桿排距1m（可根據(jù)實(shí)際情況增大支護(hù)密度，當(dāng)1m排距不能有效維護(hù)頂板時(shí)，頂板錨桿排距可縮小為800mm并割夠一個(gè)支護(hù)排距，支護(hù)一排錨桿，必要時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況縮小排距）；打設(shè)三眼錨索鋼梁（長(zhǎng)度4 000mm、孔距1 900mm），排距2m（必要時(shí)縮小到1.0m或0.5m）。過(guò)斷期間錨索均采用10m鋼絞線(xiàn)，邊錨索與鋼梁呈65°角斜拉。并在巷道頂板破碎處進(jìn)行掛頂網(wǎng)（注：本措施中出現(xiàn)的頂網(wǎng)均為金屬網(wǎng)）支護(hù)，頂網(wǎng)順巷布置，相鄰兩網(wǎng)間搭接200mm，用14號(hào)鉛絲在搭接處間隔200mm按三花狀扭結(jié)。

2）遇到斷層時(shí)，必須在斷層的上下盤(pán)支護(hù)錨索梁，并位于斷層處前后10m支護(hù)頂網(wǎng)上。

3）巷道頂板和兩幫壓力均較大時(shí)，增加打設(shè)角錨索，角錨索的打設(shè)排距為2m，角錨索長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際情況而定但不小于4m，且保證幫網(wǎng)和頂網(wǎng)連接良好。

圖1 斷層圖

4）若頂板破碎比較嚴(yán)重，難以留住且因?yàn)橹ёo(hù)等級(jí)低不能或難以維護(hù)時(shí)，要提前打鋼針，每排鋼針以仰角不大于5°間距0.3m至0.5m打設(shè)一排鋼針，矩形巷道鋼針布置：鋼針要以一個(gè)水平，一個(gè)方向打設(shè)在工作面頂端，外露長(zhǎng)度不大于0.5m，含煤（巖）體深度不小于2.5m，第一排鋼針的尾部與緊靠工作面的棚梁搭接，或者注設(shè)專(zhuān)用的錨索鋼梁懸吊在鋼針尾部。每掘距離2m處補(bǔ)完棚架時(shí)在上一排鋼針的掩護(hù)下再打下一排鋼針，如此循環(huán)往復(fù)。在穿鋼針的過(guò)程中，頂板破碎難以保證工作面的安全時(shí)，把工作面的煤碴攤平壓實(shí)，在工作面中間和風(fēng)筒處打設(shè)“井”字型木垛，木垛采用1.2m長(zhǎng)的道木，并用把釘聯(lián)接，木垛頂部與頂板剎緊背牢后并在當(dāng)空頂處的圍巖穩(wěn)定后，進(jìn)行穿鋼針工作，鋼針間距0.3m至0.5m，插入工作面的深度不小于2.5m，鋼針的尾部用兩架棚梁搭起，背結(jié)實(shí)。完成巷道行人一端的鋼針支護(hù)后，在巷道另一端打設(shè)木垛，穿鋼針，最后拆除工作面中間的木垛。在下一次的穿鋼針作業(yè)中，如上所述依次循環(huán)直至通過(guò)斷層破碎帶。

5）如頂板破碎特別嚴(yán)重并且支護(hù)等級(jí)相對(duì)較低都不能有效維護(hù)時(shí)，采用下面的支護(hù)方案（見(jiàn)下頁(yè)圖2）：

1）采用架棚支護(hù)、錨索鋼梁支護(hù)和護(hù)頂網(wǎng)支護(hù)，并配合在巷道頂板打注“馬麗散”和穿鋼針?lè)椒ǖ闹ёo(hù)方案。棚梁長(zhǎng)度為4 000mm，鋼腿高度為2 900mm，架設(shè)鋼梁鋼腿棚時(shí)，棚距為1m（可根據(jù)實(shí)際情況，必要按時(shí)縮小到0.5m），鋼梁兩端與鋼腿頂部的開(kāi)口鎖定，每相鄰兩架鋼腿之間用兩道拉桿進(jìn)行固定，同時(shí)，每根鋼腿均用“U”型卡子與巷幫固定，“U”型卡子布置在棚腿的1／3和2／3兩處，鎖定“U”型卡子的錨桿采用2m以上的錨桿，錨桿的注設(shè)和安全要符合作業(yè)規(guī)程的要求。鋼腿的底部必須挖柱窩支在實(shí)底上，必要時(shí)鋼腿底部焊接柱靴。如果在一對(duì)鋼腿的支護(hù)下，棚梁仍有彎曲變形現(xiàn)象，在棚梁的每端再支設(shè)一根或兩根圓木，即一梁兩柱或一梁四柱，圓木必須垂直支在硬底上，上端與鋼梁平面緊接，并用木楔背緊背牢，如鋼梁平面不能與木柱平面接緊，木柱頂端必須開(kāi)槽與鋼梁相托。頂板與鋼梁之間的空隙用道木呈“井”字型與頂板剎緊背牢。必要時(shí)，用短錨索鋼梁重新懸吊棚梁，短錨索鋼梁與棚梁方向垂直，布置在棚梁的兩端，懸吊棚梁的一端，或者采用“U”型卡子加錨索懸吊棚梁的一端，確保棚梁對(duì)頂板的支撐作用。

2）由于構(gòu)造復(fù)雜，頂板變化較大，鋼梁鋼腿棚仍不能有效控制頂板時(shí)，在每?jī)杉茕摿轰撏扰镏g再背一架錨索梁。每?jī)杉苠^索梁的排距為0.5m，同時(shí)，采用注“馬麗散”和穿鋼針的方法。

3）在通過(guò)破碎帶的過(guò)程中，錨索的長(zhǎng)度為10m；割煤時(shí)，每夠一排鋼梁排距時(shí)，必須停下架棚；巷道注設(shè)“馬麗散”和穿鋼針后，每次掘進(jìn)距離控制在1.0m以?xún)?nèi)。

圖2 支護(hù)平面圖

2.2 頂板極難維護(hù)時(shí)支護(hù)方案

假設(shè)因?yàn)閿鄬拥腻e(cuò)動(dòng)和牽引，破碎帶范圍擴(kuò)大、頂板破碎異常嚴(yán)重并且使用方案仍不能有效維護(hù)時(shí)，則采用半圓拱形斷面代替原來(lái)的矩形斷面（如圖3所示），拱高1.33m，直臂高1.51m，巷道寬度縮小到4.2m，巷道全高3m不變，同時(shí)用與之相適應(yīng)的“U29”型棚腿及掛金屬網(wǎng)支護(hù)頂板。棚距1m，錨桿：每排6根，排間距1 000mm×900mm，錨桿鋼墊使用250mm×250mm鋼托板；錨索：每2排打3根錨索，間距1.8m，排距2.0m，錨索采用10m鋼絞線(xiàn)，使用0.6m的單眼鋼梁（沿巷道走向布置）作為錨索托板支護(hù)。同時(shí)，采用注“馬麗散”和穿鋼針的方法，以達(dá)到最強(qiáng)的支護(hù)效果。

圖3 斷面圖（m）

3 結(jié)語(yǔ)

使用該掘進(jìn)方式及支護(hù)形式效果良好，不僅大大提高了支護(hù)質(zhì)量，而且還確保8631工作面按正常工作面布置，雖未降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，但減少了因斷層落差大、頂板破碎等帶來(lái)的安全隱患，能夠很好地掌握巷道成型，減少了后期材料費(fèi)用的投入，同時(shí)能夠保質(zhì)保量的完成煤礦下達(dá)的掘進(jìn)任務(wù)，緩解了礦采掘銜接的緊張局面。

該支護(hù)形式及掘進(jìn)方法可使掘進(jìn)隊(duì)通過(guò)此類(lèi)特大斷層時(shí)廣泛應(yīng)用，不僅提高了支護(hù)質(zhì)量、巷道成型并確保采掘正常接替，還避免了在此類(lèi)特大斷層下掘進(jìn)過(guò)程存在的諸多不安全因素，并為施工此類(lèi)斷層提高寶貴的經(jīng)驗(yàn)。