王曉瑞

（山西省小回溝煤業(yè)有限公司，山西 太原 030400）

斷層構(gòu)造不僅會(huì)造成巷道掘進(jìn)受阻，斷層形成的破碎帶區(qū)域還有可能成為水和瓦斯的良好通道，在高瓦斯礦井或者巖層富水區(qū)，斷層的存在引起的安全隱患更為突出[1]。根據(jù)斷層存在的特性分析，斷層構(gòu)造在揭露前都會(huì)出現(xiàn)一些征兆。在巷道掘進(jìn)過程中，根據(jù)三維地震勘探資料顯示或者斷層出現(xiàn)征兆，采取合理的安全技術(shù)措施，對(duì)斷層進(jìn)行探測(cè)，依據(jù)探測(cè)結(jié)果實(shí)施巷道過斷層技術(shù)方法和過斷層后揭煤，對(duì)保證巷道快速掘進(jìn)、減少煤炭損耗以及消除巷道過斷層的安全隱患具有重要意義。

1 工作面概況

王莊煤礦南部后備區(qū)8108工作面主采二迭統(tǒng)山西組3#煤層，煤厚6.5～7m，煤層傾角為1～5°，根據(jù)三維地震勘探資料顯示，工作面風(fēng)巷預(yù)計(jì)從開口掘進(jìn)至1380m、2650m、2910m分別會(huì)遇到斷層F36（H=15～25m、∠75°）和相鄰工作面揭露斷層 F304（H=3.5m、 ∠ 60°）、F295（H=2.6m、∠70°），運(yùn)巷預(yù)計(jì)從開口掘進(jìn)至2000m、3090m分別會(huì)遇到斷層F36（H=15～25m、∠75°）、F304（H=3.5m、∠60°），具體情況需要進(jìn)一步探測(cè)驗(yàn)證。在實(shí)際掘進(jìn)過程中，風(fēng)巷掘進(jìn)至1350m左右，巷道幫頂破碎，巷道上山明顯，經(jīng)過地質(zhì)鉆探，風(fēng)巷在1400m左右處遇見斷層F36，由于斷層存在的復(fù)雜性，必須采取針對(duì)性的巷道過斷層施工方法和相關(guān)技術(shù)措施。

2 過斷層安全技術(shù)措施

2.1 過斷層施工工藝

根據(jù)三維地震勘探資料顯示，遇見斷層F36落差為10m左右，按照斷層規(guī)格和巷道頂板、圍巖狀態(tài)以及煤層厚度等情況確定過斷層方法。通過分析，巷道沿8°坡爬坡至頂板掘進(jìn)，見煤層底板后沿煤層底板掘進(jìn)，在過斷層期間采取增加錨索數(shù)量與打設(shè)單體柱大板棚雙重支護(hù)，過斷層后使用工字鋼背板棚替代單體柱大板棚，加強(qiáng)巷道支護(hù)強(qiáng)度。具體施工工藝如下：

（1）過斷層期間，優(yōu)先采取放炮破巖和掘進(jìn)機(jī)出渣的聯(lián)合掘進(jìn)方式過斷層，如果煤矸體積過大，將采用耙渣機(jī)配合皮帶出渣；

（2）巷道以8°坡爬坡掘進(jìn)，每架棚抬起100mm，爬坡見煤層底板后沿煤層底板掘進(jìn)；

（3）采用氣腿式鑿巖機(jī)按照規(guī)定打設(shè)炮眼，提前安排人員背炮，打眼完畢裝藥爆破后，由掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行出渣，然后完成巷道永久支護(hù)；

（4）在過斷層前后5m分別打設(shè)一組頂板離層指示儀，觀測(cè)頂板離層情況。

2.2 過斷層支護(hù)方案

巷道采用雙重支護(hù)，頂板及兩幫永久支護(hù)完成后，打設(shè)單體柱大板棚加強(qiáng)支護(hù)，見圖1。頂板支護(hù)方式如下：

（1）每排打設(shè)HRB335Ф22L2400mm高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿7根，錨桿排距為800mm，間距800mm；

（2）頂角錨桿距幫100mm，頂角錨桿向兩幫傾斜15°角打設(shè)，樹脂藥卷加長(zhǎng)錨固，每根錨桿采用（CK+Z）2360、Z2360型藥卷各一支，鋪設(shè)金屬網(wǎng)和Ф14mm×4800×80mm圓鋼焊制的雙筋雙梁鋼筋梯子梁，采用150×150×10mm的錨桿托板；

（3）錨索加強(qiáng)支護(hù)按“三二三”的方式布置Ф18.9mm的大孔徑預(yù)應(yīng)力錨索，錨索孔深度為7.0m，錨索長(zhǎng)度為7.3m，每根錨索采用的樹脂藥卷型號(hào)為（CK＋Z）2360一支，Z2360二支，每根錨索配套使用一塊規(guī)格為300×300×16mm，拱高不得低于60mm的錨索托板一塊，鎖具一套。

兩幫支護(hù)方式如下：兩幫支護(hù)打設(shè)HRB335Ф22L2000mm高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，每幫4根，第一根幫錨桿距頂300mm，錨桿間距為1000mm，排距為800mm，樹脂藥卷加長(zhǎng)錨固，每根錨桿采用Z2335、Z2360型藥卷各一支，鋪設(shè)金屬網(wǎng)和Ф14mm×3200×80mm圓鋼焊制雙筋雙梁鋼筋梯子梁，采用150×150×10mm的錨桿托板。在掘進(jìn)過斷層過程中，在F36斷層前后5m范圍內(nèi)打設(shè)單體柱大板棚，單體柱大板棚排距1.8m，在頂板打設(shè)2根錨索的兩排錨桿間，垂直巷道加打單體柱大板棚支護(hù)。

3 巷道過斷層安全技術(shù)措施

3.1 瓦斯抽查防治

斷層造成的破碎帶往往是瓦斯的良好通道，也是礦井瓦斯積聚地，所以，巷道掘進(jìn)過斷層，必須做好瓦斯抽查防治工作，確保巷道掘進(jìn)和人員安全。過斷層期間，要保證通風(fēng)可靠，回風(fēng)口、工作面瓦斯探頭閉鎖可靠，對(duì)瓦斯變化要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；工作面割煤、更換風(fēng)筒、切換風(fēng)機(jī)等作業(yè)前后，現(xiàn)場(chǎng)跟班隊(duì)長(zhǎng)要向通風(fēng)調(diào)度匯報(bào)，通風(fēng)調(diào)度值班人員接報(bào)后記錄上述作業(yè)開始、完成時(shí)間、作業(yè)內(nèi)容，并全程關(guān)注作業(yè)期間瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化情況，瓦斯異常升高時(shí)必須命令現(xiàn)場(chǎng)立即停止作業(yè)，待瓦斯恢復(fù)正常后方可繼續(xù)作業(yè)。過斷層期間，如果出現(xiàn)響煤炮、巷道片幫、頂板冒落等引起瓦斯異常，必須立即停止作業(yè)并向相關(guān)業(yè)務(wù)科室匯報(bào)，并做好相關(guān)的瓦斯預(yù)警處置，如果出現(xiàn)高冒現(xiàn)象，必須及時(shí)通知通風(fēng)隊(duì)安設(shè)導(dǎo)風(fēng)障來稀釋該處瓦斯，防止出現(xiàn)瓦斯積聚。

除此之外，巷道過斷層應(yīng)當(dāng)做好瓦斯防突預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和相關(guān)技術(shù)措施。區(qū)域防突措施的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作如下：

（1）掘進(jìn)面推進(jìn)到距地質(zhì)條件變化50m前，由地質(zhì)部門向相關(guān)單位下達(dá)地質(zhì)條件變化通知單；

（2）在距地質(zhì)條件變化30m時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況施工地質(zhì)探測(cè)孔，進(jìn)一步探明煤層層位、厚度、傾角變化、地質(zhì)構(gòu)造規(guī)模和瓦斯情況；

（3）巷道推進(jìn)至地質(zhì)構(gòu)造前、后30m時(shí)測(cè)一次煤層瓦斯參數(shù)（含前方10m范圍內(nèi)的鉆屑解吸指標(biāo)K1值、鉆屑量指標(biāo)S值，前方20m處的瓦斯含量W及瓦斯壓力P），巷道沿掘進(jìn)方向布置1個(gè)檢測(cè)點(diǎn)；

（4）巷道掘進(jìn)嚴(yán)格遵循“測(cè)十掘八”及檢修班施工20m釋放孔原則，即工作面至少保留2m預(yù)測(cè)超前距和7m措施超前距。

區(qū)域防突措施為由抽采隊(duì)組在正頭施工瓦斯抽采鉆孔，孔深不得小于60m，孔徑120mm，孔數(shù)12個(gè)。區(qū)域措施影響范圍界定：工作面正頭施工最短鉆孔長(zhǎng)度-30m的范圍。局部防突措施為瓦斯釋放孔，瓦斯釋放孔要控制到巷道兩幫輪廓線外5m，深度沿巷道走向方向至少15m，孔徑42mm，每平米不少于2個(gè)，均勻布置整個(gè)采掘斷面。

3.2 水害防治措施

斷層的存在，不僅可能形成瓦斯的良好通道，還是巖層水的良好通道和儲(chǔ)存?zhèn)}庫，當(dāng)巷道掘進(jìn)遇見斷層很容易發(fā)生突水事故，必須對(duì)斷層導(dǎo)水能力和儲(chǔ)水量進(jìn)行超前探測(cè)，提前制定相應(yīng)的抽排水措施和水害防護(hù)措施。根據(jù)已有三維地震勘探資料顯示，8108工作面位于奧灰水承壓區(qū)域，巷道內(nèi)遇見F36斷層正處于水承壓區(qū)域內(nèi)，8108工作面所采3#煤層底板與奧灰水之間有約130m左右的隔水層，沒有構(gòu)成導(dǎo)水通道，一般不會(huì)構(gòu)成底板突水危險(xiǎn)，但斷層區(qū)域范圍內(nèi)含水情況不清楚，需要進(jìn)一步探測(cè)驗(yàn)證。

首先按照8108工作面上部含水層涌水量進(jìn)行預(yù)計(jì)，完善現(xiàn)場(chǎng)排水系統(tǒng)；其次采用“物探+鉆探”相結(jié)合的方法對(duì)斷層含水情況進(jìn)行探測(cè)驗(yàn)證，如探測(cè)過程中鉆孔出水異常，必須對(duì)來水進(jìn)行收集，且對(duì)水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，而在掘進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)工作面出現(xiàn)突水預(yù)兆或者異常出水，應(yīng)當(dāng)立即停止掘進(jìn)，對(duì)水量變化動(dòng)態(tài)要加密觀測(cè)，取水樣化驗(yàn)水質(zhì)，分析水源、通道，在對(duì)有關(guān)資料進(jìn)行綜合分析研究的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的治理措施。

4 結(jié) 論

斷層對(duì)巷道掘進(jìn)的影響存在多面性，必須制定專門的科學(xué)合理的巷道過斷層安全技術(shù)措施，除了采取的支護(hù)方案，還要采用合理的巷道過斷層安全技術(shù)措施和瓦斯抽查防治措施，加強(qiáng)放炮期間的“一通三防”、水害防治工作。8108工作面風(fēng)巷過斷層時(shí)，采用上述安全技術(shù)措施，保證了施工安全和工程進(jìn)度，取得了較好的效果。

圖1 巷道過斷層斷面支護(hù)圖