富力煤礦—610中22層工作面過斷層破碎帶安全措施探討

摘 要：富力煤礦-610中22層煤質(zhì)中硬、層理明顯、節(jié)理較發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造比較復雜，文章主要針對富力煤礦工作面過斷層破碎帶進行研究和分析，并探討了斷層區(qū)煤巷頂板破斷支護的原理、參數(shù)的確定、施工質(zhì)量的控制以及加強支護強度的措施。

關鍵詞：煤巷頂板；斷層區(qū)；頂板破斷；支護強度

1.引言

開采區(qū)域范圍內(nèi)煤巖產(chǎn)狀變化較大，構(gòu)造較復雜。區(qū)域內(nèi)有f1、f2、F4、F24斷層影響。f1斷層走向N35°W，傾向W35°S，傾角70°，落差20米。該斷層為正斷層；f2斷層走向N12°W，傾向E12°S，傾角45°，落差大于10米。該斷層為正斷層；F4斷層為反斜正斷層，走向N20°W，傾向SW，傾角20-50°，落差0-140米。F24斷層走向N41°W，傾向W41°S，傾角40°，落差30-50米左右。因受以上斷層影響，局部伴生一些小的斷層，并出現(xiàn)褶曲牽引現(xiàn)象，使煤層傾角變大，對安全生產(chǎn)具有一定影響，一旦發(fā)生頂板事故，將造成無法預估的損失，因此對工作面過斷層破碎帶進行研究具有很重要的意義。

2.關于斷層區(qū)煤巷頂板破斷問題的分析

2.1斷層破碎帶頂板事故原因

工作面從斷層的一盤穿越至另一盤或者從下降盤水平轉(zhuǎn)移到上升盤，使軟弱頂板的厚度增加，原有的支護方式不能有效地控制軟弱頂板發(fā)生變形，最終導致懸臂巖梁破斷，整體結(jié)構(gòu)失去其穩(wěn)定性。我們對發(fā)生頂板破斷的事故進行分析和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)斷層區(qū)引發(fā)頂板破斷主要有以下兩個方面的原因：（1）由于施工人員對構(gòu)造復雜的斷層區(qū)頂板的了解不夠全面，對其發(fā)生形變，引起破斷的機制還沒有很明確的認識，因此，在施工的時候?qū)鄬訁^(qū)的圍巖支護操作有很大的盲目性；（2）開采區(qū)域地質(zhì)條件復雜多變，在回采過程中往往會遇到地質(zhì)構(gòu)造的突變，在進行方案設計的時候又缺少針對地質(zhì)突變情況的支護對策，常規(guī)的方案不能滿足突變后的圍巖的支護需要，導致斷層構(gòu)造出現(xiàn)后不能及時有效地進行支護，為頂板的安全埋下了極大的隱患。

2.2斷層破碎帶頂板事故的預兆

回采工作面發(fā)生之前往往會引發(fā)一系列的連鎖反應，主要表現(xiàn)為：煤巷的頂板局部離層有掉渣的現(xiàn)象；頂板離層監(jiān)測儀顯示的離層量增大；錨索的承載力增大，托盤受力變形，嚴重時錨索斷裂失去應支護效應；巷道的底板和兩幫都鼓起，頂板下降，軌道變形；頂板巖層斷裂頻繁等等現(xiàn)象。

3. 斷層破碎帶的支護措施

3.1錨索梁支護作用的原理

錨索梁支護是采用高強讓壓型錨索箱梁支護系統(tǒng)（其核心構(gòu)件有箱型支護梁、錨索讓壓環(huán)、高強錨桿還有讓壓型錨索梁箱），同時配合鋼帶、金屬網(wǎng)等附屬構(gòu)件，構(gòu)成了一個強有力的支護系統(tǒng)。其中錨索讓壓環(huán)的讓壓點分別為20t和30t，讓壓量最大可以達到50mm。其支護原理是：（1）錨索梁通過長錨索的作用把直接頂?shù)淖饔昧鬟f到上部穩(wěn)定性相對比較好的巖層，然后在箱型支護梁的共同作用下，使直接頂變?yōu)槌o定的一端懸臂一端鉸支結(jié)構(gòu)；（2）在讓壓型錨索梁箱系統(tǒng)安裝之后及時進行傳力支護，當圍巖壓力達到一定程度后變形讓壓，由箱型支護梁進行保護。這個過程充分發(fā)揮了圍巖的承受能力，最大限度地保持了圍巖的完整性；讓壓型箱型錨索梁具有可讓壓、高強、護表面積大等特點，經(jīng)合理調(diào)配構(gòu)件參數(shù)之后，能夠?qū)γ合飻鄬訁^(qū)頂板支護起到良好的效果；支護系統(tǒng)通過箱型支護梁把錨索預應力及時主動施加至直接頂?shù)谋砻?，有效地增加了護表面積，改善了護表效果，保持了頂板的完整性，對于避免頂板的剝離失穩(wěn)提供了保障。與錨索或錨桿支護系統(tǒng)相比，錨索箱梁支護系統(tǒng)能提供的支護反力更大。

3.2科學、合理地設計支護參數(shù)

保護巷道的安全性和可靠性是錨索梁支護設計的核心思想。另外，錨所梁的設計方法還要采用工程類比法以及理論計算法等，使其設計更加經(jīng)濟合理。破碎帶區(qū)域的是一個非常復雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，在進行支護設計的時候我們要對其地質(zhì)條件進行充分的調(diào)查、了解，并對地質(zhì)力學進行測試，同時還要獲取圍巖結(jié)構(gòu)、圍巖強度、地應力、錨固性等方面的數(shù)據(jù)資料，為支護參數(shù)的選擇打下良好的基礎。不同的斷層區(qū)要采用不同的支護參數(shù)設計，有時候，即使是在同一個煤巷，地質(zhì)條件發(fā)生變化，支護參數(shù)也要及時地進行變更和調(diào)整。支護參數(shù)設計方案要通過監(jiān)測、檢驗、反復實踐、調(diào)整等步驟逐步優(yōu)化完成。

3.3加強斷層破碎帶區(qū)域支護強度

3.3.1加強施工現(xiàn)場錨桿、錨索的安裝質(zhì)量管理

煤巷綜掘技術在掘進過程中得到了全面的推廣，在掘進中要盡量減少對巷道兩幫的破壞，保證煤巖的完整性，錨桿和錨索在支護的時候要嚴格按照設計要求的扭矩、角度和間排距進行，經(jīng)檢驗不合格的要求要重新支護。

3.3.2加強頂板的監(jiān)測管理

要求在煤巷頂板布設離層觀測點，在斷層還有圍巖破碎的區(qū)域要增設觀測點。觀測點實行掛牌管理，分工明確，建立觀測檔案，每天都要記錄觀測數(shù)據(jù)，有關部門要認真地對收集到的數(shù)據(jù)進行分析，并總結(jié)頂板的變化規(guī)律，當發(fā)現(xiàn)有安全威脅時，應立即上報主管部門，并及時采取應對措施。

3.3.3 嚴格現(xiàn)場管理

在采煤工作面過斷層期間，采煤班班長，當班值班副礦長工作重點以采煤工作面為主，采煤工作面現(xiàn)場管理特別以過斷層地點為主，當班瓦斯檢查員加大瓦斯檢查力度，同時配合班長和值班副礦長做好工作面頂板管理工作；嚴格工程施工管理和質(zhì)量驗收工作，堅持誰驗收、誰負責，確保各項工程質(zhì)量符合該《采煤工作面作業(yè)規(guī)程》規(guī)定；加大對“三違”人員的查處力度，防止因“三違”導致的安全隱患產(chǎn)生；加強隱患排查和治理力度，安全隱患必須及時安排治理整改，各地點不得留有安全生產(chǎn)隱患，防止隱患滋生事故；各管理人員和特殊工種嚴格執(zhí)行本工種崗位職責，過斷層地點必須有人現(xiàn)場盯崗，各工種必須在工作地點現(xiàn)場交接班，嚴處任何形式的脫崗、空崗。

3.3.4做好加強支護和特殊支護工作

工作面過斷層期間，工作面作業(yè)規(guī)程中規(guī)定的5米架設一個木垛縮小為每距4米架設一個木垛，木垛架設規(guī)格和質(zhì)量照本工作面作業(yè)規(guī)程執(zhí)行；沿工作面采空區(qū)放頂線架設戧柱，沿采空區(qū)向煤壁方向的第二排立柱上架設加密柱，過斷層地段如頂板壓力顯著，應該及時架設叢柱，以抵御頂板壓力；工作面挑頂作業(yè)中，柱腳將會敷設于煤層上，如頂板壓力較大，柱腳將會向下沉陷，必須用厚不小于7厘米，長寬不小于20厘米的木板作為柱鞋，以防止柱腳下沉，增加工作面支護強度，如遇工作面底板松軟或潮濕有水，也必須采取以上措施進行支護，以防止工作面出現(xiàn)臺階下沉。

3.3.5做好礦山壓力預測預報工作

技術部門必須做好頂板預測預報工作，每班必須有技術員測、報礦山壓力，掌握工作面周期來壓步距，制定相應措施防止周期來壓對工作面造成破壞和及時發(fā)送警報或工作面撤人指令，同時做好相應的記錄工作，為頂板防治工作提供參考數(shù)據(jù)和依據(jù)。

4.結(jié)語

富力煤礦煤層的賦存條件復雜多變、多處區(qū)域都存在斷層構(gòu)造。實際上采煤工作面過斷層是一件非常普遍的事情，但同時也是比較復雜的工程，在實際工作面開采過程中，有時并不是只采取一種方法，應根據(jù)現(xiàn)場揭露的斷層情況，準確判斷出斷層的產(chǎn)狀，制定專項的過斷層措施，保證工作面安全回采。

參考文獻：

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作者簡介：

于國鋒 男 1984年出生，2008年畢業(yè)于黑龍江科技學院采礦專業(yè)，現(xiàn)工作于龍煤鶴崗礦業(yè)有限責任公司富力煤礦三采區(qū)，主要負責采煤技術及管理工作。