李普光

（潞安集團(tuán)漳村煤礦，山西 長(zhǎng)治 046000）

斷層是煤礦掘進(jìn)、 回采過(guò)程中常見(jiàn)的一種地質(zhì)構(gòu)造[1]。在斷層影響下，煤巖層出現(xiàn)錯(cuò)位、層位異常等不連續(xù)情況，給巷道掘進(jìn)及工作面回采造成困難，尤其在巷道掘進(jìn)期間，斷層及其附近往往因圍巖破碎導(dǎo)致圍巖控制困難，需采取針對(duì)性支護(hù)方式。目前，巷道過(guò)斷層圍巖控制技術(shù)歸結(jié)起來(lái)主要有以下幾種圍巖控制措施：注漿加固、錨索網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)、架棚支護(hù)等[2-3]。本文以常村煤礦11201 上順槽掘進(jìn)過(guò)斷層為工程背景，探討掘進(jìn)工作面過(guò)斷層期間的安全、高效施工技術(shù)。

1 工程概況

常村煤礦11201 上順槽位于11 采區(qū)中部，巷道平均埋深535 m，巷道北側(cè)為11181 未采工作面，南側(cè)為11201 工作面待采區(qū)。11201 上順槽主要用于11201 工作面回采期間的回風(fēng)、 行人、運(yùn)料，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度842 m，斷面形狀為矩形斷面，斷面規(guī)格為寬×高=5.5 m×4 m，煤層均厚3.2 m，采用EBZ200M-2 掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)。巷道開(kāi)口掘進(jìn)至337 m處揭露F23正斷層，斷層落差2.1 m，斷層及其附近頂板裂隙發(fā)育，圍巖破碎。11201 上順槽及F23斷層如圖1所示，巷道頂、底板巖性如表1所示。

圖1 11201 上順槽巷道布置及斷層

表1 巷道頂?shù)装鍘r性參數(shù)

2 過(guò)斷層方案

F23斷層為一落差2.1 m 的正斷層，11201 上順槽掘進(jìn)迎頭位于斷層上盤(pán)，由斷層上盤(pán)破頂過(guò)斷層，制定過(guò)斷層方案如圖2所示，在揭露斷層前5 m 處開(kāi)始調(diào)整施工坡度為+9°，巷道開(kāi)始破頂起坡，按+9°掘進(jìn)13 m 將進(jìn)入斷層下盤(pán)，且過(guò)斷層后巷頂剛好沿?cái)鄬酉卤P(pán)煤層頂板掘進(jìn)，避免托頂煤施工，其最大破巖量1.7 m （同設(shè)計(jì)基本一致），減少過(guò)斷層破巖工程量。過(guò)斷層期間，因存在破頂、割底，掘進(jìn)機(jī)可采用小直徑截割頭，同時(shí)采用耐磨截齒，遇巖石硬度系數(shù)較高或大塊矸石時(shí)，可采用松動(dòng)爆破輔助破巖，減少掘進(jìn)機(jī)磨損及工作負(fù)荷，提高過(guò)斷層工效，以實(shí)現(xiàn)安全高效過(guò)斷層。

圖2 過(guò)F23 斷層方案

3 支護(hù)技術(shù)

過(guò)斷層期間，因斷層及其附近圍巖裂隙發(fā)育，圍巖較為破碎，需采取補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)措施。擬采用支護(hù)強(qiáng)度較高的錨網(wǎng)支護(hù)+ 錨索加固的聯(lián)合支護(hù)方式，過(guò)完斷層后，對(duì)過(guò)斷層段巷道及附加圍巖破碎巷道采取注漿加固。

3.1 錨網(wǎng)支護(hù)

錨桿采用BHRB-335/Φ22 mm×2 400 mm高強(qiáng)左旋螺紋鋼錨桿，配合鋼筋網(wǎng)、W 鋼帶支護(hù)，頂部錨桿間排距800 mm×800 mm，幫部錨桿間排距700 mm×800 mm，由于矩形斷面肩窩處圍巖控制困難，對(duì)肩窩處加強(qiáng)支護(hù)，頂部肩窩錨桿間距700 mm，肩窩錨桿距幫不大于100 mm，幫部肩窩錨桿往下400 mm 處布置一根錨桿，錨桿采用一支CK2350 快速錨固劑和一支ZK2350 中速錨固劑，快速錨固劑在里端，錨固力不得低于100 kN，錨桿螺母預(yù)緊力不得低于300 N·m，鋼筋網(wǎng)采用Φ6 mm×2 000 mm×1 000 mm 鋼筋網(wǎng)，煤體部分里層增加硬質(zhì)塑料網(wǎng)，網(wǎng)搭接長(zhǎng)度不得小于100 mm，每200 mm 采用雙股鐵絲三花布置聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)間距不大200 mm。

3.2 錨索加固

錨索采用Φ18.9 mm 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，頂部錨索長(zhǎng)度為8.2 m，幫部錨索長(zhǎng)度4.2 m，采用厚度16 mm、Φ300 mm 的剛性蝶形圓托盤(pán)配合鎖具、W鋼帶張拉錨索，錨索初始張拉力不低于30 MPa，錨固力不低于150 kN。頂部每排錨桿間布置4 根錨索，錨索間距1.6 m，排距0.8 m。幫部煤體部分按煤厚布置錨索，煤厚小于1 m 區(qū)域布置1 根錨索，煤厚1～2 m 區(qū)域布置2 根錨索，煤厚大于2 m 區(qū)域布置3 根錨索，錨索間距不大于1.6 m。錨索滯后迎頭不大于5 m，便于與迎頭錨網(wǎng)支護(hù)平行作業(yè)，提高施工效率。

3.3 注漿加固

為有效控制斷層及其附近破碎圍巖，采取注漿加固技術(shù)將破碎圍巖充分膠結(jié)，增強(qiáng)圍巖整體穩(wěn)定性[4]。注漿方式為：注漿管采用長(zhǎng)短結(jié)合方式，長(zhǎng)度分別為2 m、1.5 m，頂部均勻布置3 根注漿管，巷中一根長(zhǎng)度為2 m，兩側(cè)各一根長(zhǎng)度為1.5 m，注漿管間距為1.6 m，排距1.6 m，巷幫距頂0.5 m處各布置1 根注漿管，注漿管長(zhǎng)度為1.5 m。注漿漿液為水泥漿，注漿壓力控制在2～4 MPa，注漿以漿液充分滲透直至巷道表面見(jiàn)漿為止。過(guò)斷層支護(hù)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 過(guò)斷層錨網(wǎng)索支護(hù)斷面

4 效果分析

11201 上順槽過(guò)F23斷層方案，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況基本和設(shè)計(jì)一致，驗(yàn)證了該方案的可行性。對(duì)巷道圍巖變形情況進(jìn)行為期30 天觀測(cè)，巷道基本無(wú)變形。為觀測(cè)過(guò)斷層段巷道在后期回采期間的變形情況，以確定過(guò)斷層支護(hù)方案的可靠性，從過(guò)斷層段巷道以外20 m 開(kāi)始，每隔15 m 建立一組觀測(cè)站（1 號(hào)、4 號(hào)測(cè)站位于斷層以外，2 號(hào)、3 號(hào)位于斷層段），觀測(cè)站布置一組頂板離層儀、錨桿索受力計(jì)，以及十字布點(diǎn)法測(cè)量巷道頂板下沉量。回采期間持續(xù)觀測(cè)參數(shù)變化情況如表2所示，測(cè)站最大變形數(shù)值，頂板移近量最大的測(cè)站為位于斷層中部的2 號(hào)、3 號(hào)測(cè)站，最大移近量為235 mm，位于斷層以外的1 號(hào)、4 號(hào)測(cè)站頂板最大移近量為146 mm，最小移近量為85 mm。測(cè)站頂板最大移近量在巷道變形可控范圍內(nèi)，該段巷道在回采期間未發(fā)生較大變形，滿足工作面安全回采要求。

表2 各測(cè)站最大變形數(shù)值統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)語(yǔ)

常村煤礦11201 上順槽過(guò)F23斷層掘進(jìn)施工方案與支護(hù)實(shí)踐表明，巷道順利通過(guò)了斷層；擬定采用錨網(wǎng)索主動(dòng)支護(hù)+ 注漿加固方案，有效控制斷層及其附近的破碎圍巖，提高圍巖穩(wěn)定性。該支護(hù)方案段巷道在工作面回采時(shí)巷道頂板移近量最大值235 mm，巷道滿足使用要求，實(shí)現(xiàn)了工作面安全回采。