張寶春

摘 要：隨著近年來(lái)煤炭產(chǎn)量的逐年增加，煤礦井下采掘的作業(yè)面逐漸向縱深方向發(fā)展，在礦井巷道的掘進(jìn)過(guò)程中難免會(huì)遇到斷層，從而對(duì)掘進(jìn)工作產(chǎn)生影響。因此，過(guò)斷層需要采取一定的措施，確保煤炭生產(chǎn)作業(yè)的高效性與安全性。本文就煤礦掘進(jìn)迎頭過(guò)斷層錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：煤礦掘進(jìn)；迎頭過(guò)斷層；錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD353.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2017）06-0102-02

Application of Bolt Mesh Support Technology in Coal Mine

Driving Head Through Fault

Zhang Baochun

（Pingdingshan Eight Coal Mine，Pingdingshan Henan 467000）

Abstract： Along with the increasing of coal production in recent years， the coal mine underground mining work surface gradually to develop in depth， it is difficult to avoid in the excavation of mine roadway will encounter faults， which have an impact on the tunneling work. Therefore， some measures should be taken to ensure the efficiency and safety of coal production operation. In this paper， the application of bolt mesh support technology in coal mine driving head through fault was discussed.

Keywords： coal mine tunneling；head through fault；bolt mesh support technology

我國(guó)擁有豐富的煤炭資源，隨著煤礦業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦開(kāi)采技術(shù)在不斷進(jìn)步，但對(duì)于過(guò)斷層技術(shù)仍不成熟，在生產(chǎn)作業(yè)的過(guò)程中難免會(huì)遇到一些技術(shù)性問(wèn)題，從而容易導(dǎo)致安全事故，對(duì)煤炭生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生影響[1]。為提高煤炭生產(chǎn)作業(yè)的安全性，原過(guò)斷層多采用架棚支護(hù)，現(xiàn)為采煤安全高效回采，在煤礦掘進(jìn)迎頭過(guò)斷層過(guò)程中采用錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，確保煤炭巷道的使用安全，提高支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定。

1 煤礦井下斷層的形成機(jī)理及其影響

1.1 煤礦井下斷層的形成機(jī)理

一般來(lái)說(shuō)，礦井的圍巖受力超過(guò)了礦井圍巖自身強(qiáng)度時(shí)，巖體會(huì)逐漸發(fā)生破裂現(xiàn)象，初始過(guò)程中這種破裂會(huì)呈現(xiàn)出一些細(xì)小的裂痕或裂隙。隨著時(shí)間推移與外力作用下，裂痕會(huì)逐漸擴(kuò)大，并逐漸聯(lián)合，從而在巖體中形成破裂面，破裂面兩盤(pán)的相互滑動(dòng)下會(huì)形成斷層面。斷層主要分為正斷層與逆斷層兩種，其中正斷層是指斷層的上盤(pán)面沿著斷層面向上滑動(dòng)，正斷層的破碎程度并不強(qiáng)烈，一般在60°～70°的位置較為常見(jiàn)，且形成速度較慢，斷層帶發(fā)育狹窄；而逆斷層是上盤(pán)上升、下盤(pán)下降的一種斷層，一般在30°左右較為常見(jiàn)，其破碎狀態(tài)往往伴隨有強(qiáng)烈擠壓，斷層帶發(fā)育較寬[2]。

1.2 煤礦井下巷道斷層應(yīng)用

煤礦井下掘進(jìn)過(guò)程中，斷層會(huì)對(duì)采掘工作及巷道布置產(chǎn)生影響，一般采取邊界會(huì)以落差大的斷層為主。但在采區(qū)范圍內(nèi)，斷層落差相對(duì)較小，斷層也會(huì)對(duì)采掘工作面與回采巷道穩(wěn)定產(chǎn)生一定的影響。根據(jù)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斷層在采掘過(guò)程中極易出現(xiàn)活化現(xiàn)象，煤層的頂板巖層在控制中存在一定難度，在采區(qū)的斷層發(fā)育特征較明顯的情況下，會(huì)對(duì)礦壓的分布規(guī)律產(chǎn)生明顯影響。一般情況下，在巷道掘進(jìn)與維護(hù)過(guò)程中，斷層的下盤(pán)面在接近斷層面時(shí)，容易出現(xiàn)冒頂?shù)默F(xiàn)象，當(dāng)煤炭掘進(jìn)到斷層的影響帶時(shí)，可能會(huì)造成圍巖出現(xiàn)較大變形，從而增加了支護(hù)難度。為了確保井下的安全生產(chǎn)作業(yè)，施工人員要對(duì)斷層需要采取一定的措施確保安全通過(guò)，對(duì)煤炭生產(chǎn)來(lái)說(shuō)具有重要意義。

2 煤礦掘進(jìn)迎頭過(guò)斷層技術(shù)研究

2.1 斷層判斷方法

第一，利用煤巖層對(duì)比法對(duì)斷層進(jìn)行尋找，并對(duì)斷層的產(chǎn)狀進(jìn)行分析與判定；第二，利用標(biāo)志層法對(duì)斷層位置及產(chǎn)狀進(jìn)行判斷；第三，利用標(biāo)高對(duì)比法將巷道前方與迎頭標(biāo)高、周?chē)鷺?biāo)高的對(duì)比來(lái)判斷出斷層的位置及產(chǎn)狀；第四，利用鉆探法對(duì)巷道底板或頂板鉆探，從而對(duì)斷層位置及產(chǎn)狀進(jìn)行探查。

2.2 巷道過(guò)斷層施工技術(shù)

第一，平巷過(guò)斷層。在井下水平巷道的掘進(jìn)過(guò)程中遇到斷層時(shí)，施工人員一般會(huì)采用巷道轉(zhuǎn)彎的方法尋找斷失煤層。水平巷道在掘進(jìn)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)煤層丟失，則需要進(jìn)行判斷，從而判定出斷層是傾向斷層。如果斷層帶的巖石壓力較小，且無(wú)水、瓦斯等威脅的情況下，可以根據(jù)斷層的方向繼續(xù)掘進(jìn)，直到發(fā)現(xiàn)另一個(gè)煤層；如果斷層周?chē)膸r石破碎情況比較嚴(yán)重，且壓力較大，同時(shí)也存在水、瓦斯的威脅，則不應(yīng)緊貼著斷層進(jìn)行施工，應(yīng)該由巷道穿過(guò)斷層到達(dá)另一巖層后，在距離15～20m的情況下，在平行斷層上通過(guò)對(duì)石門(mén)進(jìn)行挖掘，從而找到另一煤層。第二，傾斜巷道過(guò)斷層。在煤炭巷道掘進(jìn)中，如在上山或下山時(shí)遇到斷層，那么可以改變巷道的坡度，從而找到斷失的煤層。如果斷層的落差較煤層厚度較小時(shí)，施工人員一般采用臥底與挑頂向結(jié)合的方式對(duì)煤層進(jìn)行尋找；如果斷層落差較大，為了避免在巷道的挖掘過(guò)程中發(fā)生丟煤現(xiàn)象，可以通過(guò)短石門(mén)進(jìn)入另一煤層。第三，過(guò)大斷層。在掘進(jìn)過(guò)程中遇到大斷層的情況下，如在斷層附近發(fā)現(xiàn)巖石較為松軟或破碎，那么常規(guī)的支護(hù)措施和施工方法則難以順利通過(guò)大斷層。為了確保順利通過(guò)大斷層，施工人員可以通過(guò)注漿的形式來(lái)加固斷層周?chē)鷰r石，將混凝土止?jié){墊安裝在斷層面的15m范圍內(nèi)，在迎頭斷層的15m左右進(jìn)行噴漿封閉。

3 煤礦掘進(jìn)迎頭過(guò)大斷層錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

以平煤股份八礦丁5.6-11030風(fēng)巷為例，該巷道位于丁一采區(qū)上部，西起丁5.6-11050風(fēng)巷聯(lián)絡(luò)巷，北部及東部煤田尚未開(kāi)采。該巷道頂板為深灰色砂質(zhì)泥巖，產(chǎn)植物化石，上夾0.5m白色中粒砂巖，含丁4煤（局部有缺失現(xiàn)象）；底板上部為灰黑色泥巖，富含植物根部化石，中部淺灰色砂質(zhì)泥巖，結(jié)構(gòu)細(xì)密，下部灰色砂質(zhì)泥巖夾細(xì)砂巖。

施工人員在里程127m處遇到斷層的傾角為40°，落差為8.6m，裂隙發(fā)育，原有設(shè)計(jì)支護(hù)強(qiáng)度已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，因此在該巷道中重新設(shè)計(jì)錨網(wǎng)索支護(hù)，滿足巷道過(guò)斷層期間的支護(hù)要求。

3.1 施工方法

3.1.1 錨網(wǎng)索梁聯(lián)合支護(hù)。施工人員首先將斷層全部揭露出來(lái)，將迎頭工作面進(jìn)行錨網(wǎng)索支護(hù)之前，需要通過(guò)戴帽點(diǎn)柱對(duì)巷道進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后推算施工坡度。掘進(jìn)機(jī)后退按腰線進(jìn)行拉底向工作面推進(jìn)，直至揭露出丁5.6煤層頂板。施工期間，施工人員先采用長(zhǎng)度為2 000mm以上的長(zhǎng)柄工具進(jìn)行敲幫問(wèn)頂，其順序應(yīng)是由外向里、由頂向幫，找凈頂幫活矸危巖。巷道拉底后對(duì)兩幫裸露高度超過(guò)500mm處，進(jìn)行補(bǔ)打錨網(wǎng)加強(qiáng)支護(hù)，錨桿間排距1 000mm×1 000mm。由于巷道拉底后局部高度達(dá)到10～12m，為防止后期兩幫來(lái)壓高處煤壁片幫造成頂板事故，故在巷道拉底深度超過(guò)2.5m處，每隔1.5m打一排幫錨索，排距1 600mm。點(diǎn)柱為礦用液壓輕型單體，柱帽長(zhǎng)為1 800mm，厚50mm，寬300mm；在巷道兩側(cè)進(jìn)行戴帽點(diǎn)柱，采用2根點(diǎn)柱。

3.1.2 液壓輕型單體點(diǎn)柱的質(zhì)量要求。首先點(diǎn)柱的安設(shè)需要確保其穩(wěn)固、有力，并將其落實(shí)在實(shí)底中，在點(diǎn)柱的上部用頂板與木楔接實(shí)；其次，柱帽需要沿著巷道的走向進(jìn)行布置，確保單體液壓支柱的完好性，在頂板錨桿支護(hù)結(jié)束后，可以將點(diǎn)柱撤出；最后，如頂板松軟破碎，且容易出現(xiàn)掉頂現(xiàn)象，則需要在施工之前進(jìn)行錨桿支護(hù)。超前錨桿的間距為500mm，頂部110°。

3.2 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

在煤炭掘進(jìn)迎頭過(guò)大斷層中，施工人員通過(guò)采用錨網(wǎng)索梁支護(hù)技術(shù)，巷道無(wú)變形或開(kāi)裂的情況發(fā)生，圍巖較穩(wěn)定，從而避免對(duì)巷道進(jìn)行反復(fù)維修，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。此外，在錨網(wǎng)支護(hù)過(guò)程中，施工人員通過(guò)采用錨網(wǎng)索梁聯(lián)合支護(hù)的形式，克服了錨網(wǎng)單獨(dú)支護(hù)的缺點(diǎn)，使錨網(wǎng)索梁聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，提高了圍巖強(qiáng)度及硬度，確保順利通過(guò)大斷層，在施工過(guò)程中獲得良好效果。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)煤礦掘進(jìn)迎頭過(guò)斷層錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，在過(guò)斷層中采用錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)，不僅可以確保煤礦開(kāi)采及生產(chǎn)工作的安全進(jìn)行，還能有效提高煤礦開(kāi)采效率。在井下掘進(jìn)過(guò)程中，錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，能有效控制頂板，提高煤礦開(kāi)采的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采及生產(chǎn)作業(yè)的高效性及安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]周明，王同吉，張衛(wèi)松，等.煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)快速過(guò)斷層技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2009（3）：7-9，50.

[2]陳曉輝，羅銳竹，何尾根，等.錨網(wǎng)索梁噴聯(lián)合支護(hù)在巷道過(guò)斷層施工中的應(yīng)用[J].中州煤炭，2011（1）：66，94.