康 莊

（大同煤礦集團雁崖煤業(yè)公司，山西 大同 037003）

1 工程概述

大同煤礦集團雁崖煤業(yè)公司三盤區(qū)2301巷設(shè)計長度為1490m，巷道為矩形斷面，沿4#煤層頂?shù)装迤叫芯蜻M，2301巷斷面規(guī)格為：寬×高=4.2m×3.5m，2301巷由機掘三隊進行施工，目前已掘進620m。三盤區(qū)開采煤層發(fā)育不穩(wěn)定，偽頂主要以泥巖和灰?guī)r混合為主，厚度為1.4m，巖層穩(wěn)定性差，受采動壓力及構(gòu)造應(yīng)力影響很容易出現(xiàn)局部冒落現(xiàn)象；直接頂主要以細(xì)粉砂巖為主，平均厚度為3.5m；基本頂主要以粗砂巖為主，平均厚度為8.4m，在直接頂與基本頂之間夾雜著厚度為0.5m煤矸石。根據(jù)雁崖煤業(yè)公司地測科提供水文地質(zhì)資料顯示，2301巷施工至400m及650m處將揭露兩條正斷層F7(已揭露）和F8（未揭露），其中F8的H=2.7m，∠45°，F(xiàn)8斷層對2301巷影響較大，預(yù)計影響范圍達(dá)15m；2301巷施工期間初步支護設(shè)計采用錨桿、錨索聯(lián)合支護，根據(jù)實際生產(chǎn)情況發(fā)現(xiàn)，當(dāng)2301巷在揭露斷層F7前，施工巷道頂板壓力較大，在掘進期間頂板相對破碎，當(dāng)巷道施工至380m(距F7斷層剩20m）時，頂板出現(xiàn)大面積破碎現(xiàn)象，當(dāng)2301巷在揭露F7斷層瞬間距工作面8m范圍內(nèi)頂板出現(xiàn)大面積冒頂，冒頂高度達(dá)4.2m，在距工作面30m范圍內(nèi)永久支護全部失效，且造成3名施工人員受傷，掩埋開關(guān)兩臺以及其他機械設(shè)備，破壞電纜、風(fēng)水管路及信號線達(dá)200m，共計造成煤礦經(jīng)濟損失215萬元。事故主要原因是由頂板支護設(shè)計不合理、支護效果差造成的。對此三盤區(qū)2301巷在后期施工揭露F8斷層前，通過技術(shù)例會，分析了過斷層破碎帶時采用傳統(tǒng)單一錨桿、錨索支護存在的問題，并根據(jù)實際情況提出了撞楔超前支護配合永久支護在過斷層帶中應(yīng)用，實踐證明采取措施后保證了施工巷道安全順利過斷層帶，取得較好效果。

2 傳統(tǒng)支護形式及存在的問題

2.1 傳統(tǒng)支護形式

2301巷初步設(shè)計中，巷道頂板采用單一的錨桿、錨索聯(lián)合支護，頂板錨桿采用長度為1.8m“反麻花”鋼錨桿，每排施工4根錨桿，錨桿間距為1.2m，排距為1.0m，每根錨桿配套一塊水泥托板，水泥托板規(guī)格為長×寬=0.5m×0.2m。

頂板錨索采用長度為5.0m，Φ17.6mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每排施工兩根錨索，錨索間距為3.0m，每根錨索配套一塊規(guī)格為長×寬=0.3m×0.3m鋼托板，托板與錨索之間采用鎖具進行預(yù)緊。

頂板每根錨桿配套一支錨固劑，型號為MSZ23/35，每根錨索配套兩只錨固劑，一支型號為MSZ23/35、一支型號為MSZ23/60。

2.2 傳統(tǒng)支護工藝存在問題

（1）2301巷寬度為4.2m，頂板每排僅布置四根單錨桿不符合要求，同時錨桿配套的水泥托板韌性差，在過斷層帶時受圍巖壓力、構(gòu)造應(yīng)力以及采動應(yīng)力等外界壓力影響，很容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

（2）2301巷頂板錨桿長度為1.8m，而根據(jù)地質(zhì)資料顯示，施工巷道頂板存在一層偽頂，厚度達(dá)1.4m。錨桿在錨固時錨固端處于偽頂與直接頂膠結(jié)面上，在過斷層帶時偽頂會發(fā)生垮落，從而造成頂板錨桿失效，同時頂板錨桿采用型號為MSZ23/35錨固劑，為慢速型，錨固時間較長，不能滿足生產(chǎn)需要。

（3）2301巷頂板采用單一的錨桿、錨索支護只可對頂板局部范圍內(nèi)進行維護，而在過斷層破碎帶時對巷道頂板全斷面維護效果差。

（4）施工巷道在過斷層破碎帶時，若僅采用永久支護無法及時對破碎帶進行超前維護，對頂板支護效果差。

3 撞楔超前支護應(yīng)用

為了保證施工巷道安全順利過斷層破碎帶，提高斷層破碎帶頂板支護質(zhì)量以及提前控制斷層破碎區(qū)域，機掘三隊采用撞楔超前支護對破碎區(qū)域超前控制，并對傳統(tǒng)永久支護進行優(yōu)化。

（1）2301巷頂板施工的撞楔支護主要由若干個長度為3.5m，Φ30mm的螺紋鋼錨桿以及端頭卡纜組成，如圖1所示。

（2）首先在距斷層5m的工作面頂板位置設(shè)計施工一排鉆孔，共計10個，鉆孔深度為3.0m，間距為0.4m，所有鉆孔垂直工作面布置，如圖1所示。

（3）工作面鉆孔施工完后，在每個鉆孔內(nèi)填裝兩支錨固劑，一支型號為MSK23/35，一支型號為MSKC23/60，錨固劑填裝完后依次向鉆孔內(nèi)注入長度為3.5m螺紋鋼，并再用手持式鉆機進行錨固。

圖1 撞楔超前支護施工平面圖 （單位：mm）

（4）螺紋鋼錨固完后，在距鉆孔外側(cè)0.3m頂板位置施工一排固定錨桿，共計四根，間距為1.0m，固定錨桿施工完后在其下方安裝卡纜并將10根螺紋鋼錨桿與頂板預(yù)緊固定，預(yù)緊力不得低于150N·m。

（5）當(dāng)?shù)谝慌抛残ǔ爸ёo施工完后開始掘進，掘進進度為1.0m，當(dāng)掘進2.0m后開始施工第二排撞楔支護，第一排撞楔支護預(yù)留1.0m，同時第二排撞楔支護與第一排撞楔支護交錯布置。

（6）依次類推直至2301巷安全過斷層帶后停止施工撞楔超前支護。為了確保施工巷道過斷層破碎帶期間頂板永久支護質(zhì)量，在過斷層破碎帶期間對傳統(tǒng)永久支護工藝進行優(yōu)化設(shè)計，具體如下：①頂板錨桿變更加長左旋螺紋鋼錨桿，錨桿長度為3.0m，同時每排增加一根錨桿，并配套一根長度為4.0m“JW”型鋼帶；②頂板錨索變更長度為8.3m，Φ21.6mm高預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每排由原來兩根增加至三根，錨索間距為1.5m，排距為2.0m，同時將錨索配套的鋼方托板更換為長度0.6m工字鋼梁，如圖2所示；③頂板錨桿、錨索錨固劑更換為快速（MSK）及超快型（MSKC)，每根錨桿配套一支MSK23/35，一支MSK23/60錨固劑；每根錨索配套一支MSK23/35，兩支MSK23/60錨固劑。

4 結(jié)束語

2301巷過斷層期間對傳統(tǒng)錨桿、錨索支護存在問題進行分析，提出應(yīng)用撞楔超前支護過斷層破碎帶方案。實踐證明，2301巷過斷層破碎帶時，施工安全順利，保證了施工速度，在過斷層期間未出現(xiàn)漏頂、支護失效等問題。

圖2 2301巷永久支護優(yōu)化設(shè)計施工斷面圖