B050302断层破碎带大断面巷道掘进与支护方法

大断面巷道过断层破碎带的掘进与支护方法卢二虎马志刚【晋城无烟煤矿业（集团）公司】摘要通过对凤凰山矿92304进风巷过断层破碎带掘进支护的分析，总结了支护经验，说明采用联合支护方法比传统的过断层支护方法安全快捷，有很大的推广和借鉴价值。关键词断层破碎带支护方式凤凰山矿92304工作面是一个刨煤机综采工作面，开采石炭纪上石炭统太原组9#煤。煤层总厚度1.1～1.7m，平均厚度1.47m，倾角1～13°，平均6°。石炭纪太原组属于海陆交互成煤相地层，受海西运动的影响，煤层内存在断层、薄煤区及其他构造。92304进风巷设计长度1710m，矩形断面，宽5.2m、高2.3m，掘进断面积11.96m2。巷道沿顶破底布置，顶部采用锚杆、金属网、锚索联合支护，帮部采用竹锚杆支护。该巷在掘至600m时，揭露一正断层，断层走向SE，倾角40～60°，落差达3.5m，断层两翼倾角达11°。根据施工经验，断层区域由于受到地应力的作用，围岩松软破碎，容易冒落，掘进一次成巷困难；顶板岩层易风化，风化后支护易失稳而引发冒顶。由于巷道原为下山掘进，遇正断层后，工作面处于断层的上盘，需以一定倾角上山掘进，才能重新进入煤层。而在巷道上山掘进过程中上盘巷道顶板及断裂面岩层受到地质作用影响已极不稳定，必须全部挑落，将下盘的顶板作为巷道的顶板，但这样又必然造成巷道的高度过大（最大处高度近5m）、巷帮维护困难的结果。经井下现场观察研究，决定在过断层期间采用二次成巷，锚、网、喷支护配合加密锚索补强支护。并且加强过断层期间对支护工程质量和支护效果的监测工作，保证施工安全。1断层区域掘进与支护方式1.1二次成巷，及时控制顶板采用二次成巷的方法，即先用炮掘方法在断层上盘掘出一个小断面，及时安设锚杆、锚索控制顶板，再掘下部，最后成巷。采用此种施工方法能够最大限度地缩短顶板裸露时间，使顶板得到及时的维护，有利于顶板的控制；而且由于巷道上部的两帮可以在下部掘出前先行得到维护，有利于防止片帮，减小两帮维护难度。1.2缩小锚杆排距，强化锚索补强作用断层附近的岩层受地质作用的影响已变得很不稳定，要获得理想的巷道支护效果就必须加大锚杆、锚索密度，使岩层能够保持最大程度的完整性，并在巷道围岩稳定性最差处加大锚索的锚深，以强化锚索悬吊作用。1.3挂网控制巷帮变形由于巷道过断层时高度较大，极易出现片帮现象，从而导致围岩松动圈不断扩大，造成巷道支护整体失稳。因此，必须在巷道帮部挂网，使网与帮部锚杆形成一个支护整体，有效控制巷帮的变形，强化巷帮在支护体系中的支点作用。同时，为消除帮部竹锚杆锚固力不足的缺点，并适应机采对工作面侧锚杆可切割的要求，现场煤柱侧和工作面侧2.3m高度以上均采用锚固力为50kN的金属树脂锚杆并加挂塑料菱形网，工作面侧2.3m以下仍采用竹锚杆并加挂塑料网。由此巷帮的支护强度大大增强。断层区域锚杆及锚索布置见下图。断层区域支护断面示意图1.4顶帮喷射混凝土，避免岩层风化喷射护覆能及时封闭围岩，阻断空气对围岩的风化作用，防止围岩强度急剧下降。断层后方20m及过断层期间，上部巷道掘出并安设顶帮锚杆后及时喷射混凝土，然后掘下部。在巷道锚杆全部安设好后，进行全断面喷射护覆。2加强矿压监测矿压监测是检验锚杆支护质量的重要手段。对92304进风巷断层区域进行矿压观测的主要方法为：①施工单位日常监测由施工单位每班对所安装的锚杆进行检查，主要检测锚杆的间排距、锚杆外露段长度、托板安装、预紧力和联网质量等常规项目。检查率要求达到100%，并做好纪录。此外，工作面安装一套顶板离层指示仪，当班必须派专人查看仪器读数的变化情况。②矿压部门监测矿压部门监测包括综合监测和日常监测。综合监测是在巷道内设置综合监测站，进行矿压综合监测。日常监测是按每排抽检1根的比例检测锚杆的锚固力，每天按不低于30%的比例检测锚杆预紧力，并每天一次观测顶板离层指示仪，以掌握顶板变形情况。采取以上措施保证了92304进风巷断层区域取得良好的支护效果，掘进顺利地通过了断层破碎带。3结束语随着采煤工作面产量的逐年增加，要求巷道断面越来越大，支护难度也随之增大，传统的棚式支护已经不能适应现代化综采工作面高产高效的需要。锚杆支护因具有及时承载、预紧力大、支护效果好、劳动强度低、巷道维护简单、适应性强等特点，特别适于在大断面巷道中应用。92304进风巷在特殊条件下尝试采用锚杆支护获得成功，为我矿进一步发展和推广应用锚杆支护技术奠定了坚实的基础，同时也为巷道维修、处理冒顶等工程提供了可以借鉴的经验。第一作者简介卢二虎男，1966年出生，1987年毕业大同煤校。现在晋城煤业集团赵庄项目管理处生产调度部任副主任，助理工程师。邮政编码：048007（收稿日期：2005-04-16；责任编辑：胡林）