馬道頭煤礦回風(fēng)聯(lián)巷過(guò)斷層安全技術(shù)應(yīng)用

袁 斌

（山西宏宇誠(chéng)鑄建設(shè)工程有限責(zé)任公司，山西 懷仁 038300）

井工煤礦巷道掘進(jìn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到斷層。在斷層區(qū)域圍巖比較破碎、強(qiáng)度弱化［1-2］，失去了巖層原有的連續(xù)性，使巷道難以支護(hù)，嚴(yán)重影響采掘生產(chǎn)的正常進(jìn)行［3-4］。在煤礦井下巷道掘進(jìn)過(guò)程中，一旦進(jìn)入斷層區(qū)域，就會(huì)帶來(lái)原巖應(yīng)力場(chǎng)的擾動(dòng)，在局部出現(xiàn)附加應(yīng)力，受到巷道掘進(jìn)的影響，斷層區(qū)域的巖層會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象［5-6］。斷層不但會(huì)影響掘進(jìn)施工的正常進(jìn)程，其附近存在的圍巖破碎帶具有大量裂隙和孔隙，這一弱化面形成了瓦斯和水的突破點(diǎn)，特別是在高瓦斯和巖層富水的礦井，由斷層而引起的事故更加嚴(yán)重［7-8］。因此，根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)資料和掘進(jìn)施工設(shè)計(jì)方案，采取適合的巷道過(guò)斷層施工技術(shù)并應(yīng)用針對(duì)性安全技術(shù)措施，對(duì)縮短巷道施工時(shí)間、保證巷道工程質(zhì)量以及避免安全事故的發(fā)生意義重大。

1 工程概況

馬道頭煤礦北七盤區(qū)回風(fēng)大巷回風(fēng)聯(lián)巷為半煤巖機(jī)掘巷道，斷面形狀為直墻三芯拱，斷面積20.63 m2，迎頭支護(hù)良好。北七盤區(qū)回風(fēng)大巷回風(fēng)聯(lián)巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為35 m。根據(jù)北七盤區(qū)回風(fēng)大巷回風(fēng)聯(lián)巷設(shè)計(jì)方案及相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)資料，北七盤區(qū)回風(fēng)大巷回風(fēng)聯(lián)巷將在里程119 m揭露斷層DFN90（H=0～25 m，∠40°～50°），回風(fēng)聯(lián)巷平面布置如圖1所示。受到這一斷層的影響，巷道在掘進(jìn)過(guò)程中可能出現(xiàn)頂幫破碎以及淋水現(xiàn)象，給回風(fēng)聯(lián)巷的掘進(jìn)工作帶來(lái)較大影響。為了確保施工巷道在過(guò)斷層期間的施工安全及工程質(zhì)量，有必要針對(duì)斷層DFN90的特點(diǎn)制定過(guò)斷層施工安全技術(shù)措施。

2 過(guò)斷層掘進(jìn)施工技術(shù)

1）根據(jù)回風(fēng)聯(lián)巷頂板在掘進(jìn)時(shí)的實(shí)際變化，及時(shí)合理調(diào)整巷道的支護(hù)形式。在過(guò)斷層帶頂板破碎區(qū)域時(shí)縮短錨桿（索）間排距，將錨桿的排距調(diào)整為800 mm，錨索的排距調(diào)整為1 600 mm。同時(shí)在頂板鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)（?6-100 mm×100 mm鋼筋網(wǎng)和50 mm×50 mm網(wǎng)格菱形金屬網(wǎng)）加強(qiáng)支護(hù)，使用W鋼帶的規(guī)格為3 900 mm×250 mm×3 mm。在頂板凹凸不平錨桿失效位置使用?17.8 mm×4 500 mm錨索替代頂錨桿進(jìn)行支護(hù)，并配套使用異形托盤250 mm×150 mm×12 mm，W鋼護(hù)板的規(guī)格為450 mm×250 mm×3 mm，保證錨索錨固力不得低于317 kN，預(yù)緊力不低于180 kN，回風(fēng)聯(lián)巷斷面如圖2所示。

圖1 回風(fēng)聯(lián)巷平面布置

圖2 回風(fēng)聯(lián)巷巷道斷面

2）通過(guò)縮短錨桿（索）間排距、利用錨索替代錨桿仍然無(wú)法有效維護(hù)巷道頂板時(shí)，采取增加施工錨桿進(jìn)行超前支護(hù)，使用規(guī)格為?22 mm×2 400 mm的錨桿，控制間距在300 mm，排距為1 600 mm，同時(shí)使錨桿搭接800 mm。

3）增加3根組合錨索，設(shè)計(jì)組合錨索的間排距為2 000 mm×1 600 mm，采取“二二”布置方式，組合錨索采用規(guī)格為?17.8 mm×8 300 mm的錨索，并配套使用600 mm×600 mm×16 mm的托盤。

4）在幫部超高、頂部超寬達(dá)到500 mm的區(qū)域采取補(bǔ)打錨桿方式，起到補(bǔ)強(qiáng)巷道支護(hù)的作用。使用錨桿規(guī)格為?22 mm×2 400 mm，并配合規(guī)格為450 mm×250 mm×3 mm的W鋼護(hù)板和130 mm×130 mm×10 mm的托盤進(jìn)行支護(hù)。

5）增設(shè)頂板離層儀，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)斷層區(qū)域的頂板離層情況，巷道頂板完成支護(hù)后，進(jìn)行噴漿封閉揭露的破碎面，噴漿作業(yè)要緊跟掘進(jìn)面。

6）由于斷層區(qū)域圍巖較破碎，除應(yīng)用以上施工措施外，采取鉆機(jī)打眼預(yù)注馬麗散來(lái)對(duì)頂板進(jìn)行加固，將頂板粘接以提高圍巖的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。注化學(xué)粘接材料加固頂板，單循環(huán)不少于3個(gè)注漿孔，并配合噴漿、錨索網(wǎng)、組合錨索、架棚等措施加強(qiáng)支護(hù)。

3 過(guò)斷層安全技術(shù)應(yīng)用

3.1 過(guò)斷層風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)評(píng)估

對(duì)回風(fēng)聯(lián)巷過(guò)斷層進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)評(píng)估，結(jié)果如表1所示，根據(jù)辨識(shí)評(píng)估結(jié)果編制安全技術(shù)措施。

表1 回風(fēng)聯(lián)巷過(guò)斷層安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

3.2 通風(fēng)管理安全措施

（1）掘進(jìn)面回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛雀哂?.8%或CO2濃度大于1.2%時(shí)，應(yīng)該馬上停工，將作業(yè)人員立即撤離，并按作業(yè)規(guī)程采取措施進(jìn)行處理。

（2）局部通風(fēng)機(jī)及啟動(dòng)設(shè)施設(shè)在北一盤區(qū)輔運(yùn)巷里程3 600 m處，風(fēng)機(jī)為FBD-NO6.3型。對(duì)于掘進(jìn)作業(yè)面或者是在巷道的其他位置，如果存在瓦斯局部積聚必須立即斷電撤離并上報(bào)處理。當(dāng)檢查整治后，停風(fēng)區(qū)中瓦斯?jié)舛鹊陀?%、二氧化碳濃度低于1.5%，且局部通風(fēng)機(jī)及其開(kāi)關(guān)附近10 m以內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯含量測(cè)定值小于0.5%，才允許以人工的方式復(fù)電，并嚴(yán)格按照措施排放瓦斯。

（3）掘進(jìn)面按照要求安裝甲烷傳感器，掘進(jìn)機(jī)須安裝機(jī)載甲烷斷電儀。

（4）為避免回風(fēng)聯(lián)巷貫通時(shí)發(fā)生瓦斯事故，貫通前提前2天通知通風(fēng)科，及時(shí)為貫通后通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整做好準(zhǔn)備。

3.3 頂板管理安全措施

（1）加強(qiáng)對(duì)巷道頂板的日常檢查，嚴(yán)格遵守相關(guān)操作規(guī)定進(jìn)行“敲幫問(wèn)頂”，對(duì)于掘進(jìn)面和巷道各位置存在的危巖浮矸要及時(shí)清理，不留安全隱患。

（2）在“敲幫問(wèn)頂”完成后，先安排臨時(shí)支護(hù)，然后永久支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。

（3）巷道施工錨桿（索）進(jìn)行支護(hù)時(shí)，按照預(yù)設(shè)的施工順序依次施工，及時(shí)支護(hù)，保證質(zhì)量，錨桿、錨索施工質(zhì)量不合格的進(jìn)行補(bǔ)打。

（4）如果出現(xiàn)冒頂片幫要及時(shí)支護(hù)、及時(shí)清理。受斷層影響的局部頂板破碎帶，由于常規(guī)錨桿支護(hù)難以保證效果，可采取噴漿封閉措施。

（5）巷道貫通時(shí)，待檢查回風(fēng)流瓦斯?jié)舛任闯迺r(shí)，迅速擴(kuò)大斷面完成貫通，并調(diào)整好貫通后的通風(fēng)系統(tǒng)，確保風(fēng)流充足、穩(wěn)定，同時(shí)清理巷道，支護(hù)到位。在通風(fēng)科指導(dǎo)下將各類監(jiān)控傳感器重新設(shè)置，同時(shí)對(duì)貫通處補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，采用三孔組合錨索托盤，鋼托盤規(guī)格600 mm×600 mm×16 mm，錨索規(guī)格為?17.8 mm×8 300 mm。

（6）設(shè)置頂板離層觀測(cè)儀，對(duì)頂板的離層情況加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

為了保障馬道頭煤礦北七盤區(qū)回風(fēng)大巷回風(fēng)聯(lián)巷掘進(jìn)過(guò)斷層期間的施工安全及工程質(zhì)量，綜合考慮斷層對(duì)巷道掘進(jìn)施工的影響，制定了過(guò)斷層掘進(jìn)施工方案，強(qiáng)化巷道支護(hù)，并從通風(fēng)和頂板管理提出針對(duì)性安全技術(shù)措施，有效解決了巷道過(guò)斷層期間的安全問(wèn)題，保證了巷道圍巖的穩(wěn)定性，取得了良好效果。