掘进巷道过断层破碎区支护技术的讨论

掘进巷道过断层破碎区支护技术的讨论

马蓬勃

平煤股份一矿

摘要：大断层带中，巷道掘进这一技术，作用显著。本文分析这个技术在顶板岩性、稳定性中的情况，制定有效、合理支护办法，确保巷道能够安全且顺利的通过断层带，为我国的矿业发展提供支持。

关键词：掘进；巷道；过断层；破碎区支护技术

前言：某项目，巷道的设计长度是950米，使用钻眼爆破的方式施工，使用挖掘装载机与输送机把渣子送出来。岩巷使用的是耙斗机与输送机进行出渣作业。矿井下掘进巷道的时候，断层地质结构是经常出现的，容易有断层矿山事故的发生。国内很多浅层煤矿都被开采完了，国内对煤矿需求很大，于是朝向深部发展，开采条件变得越来越复杂，经常遇到诸如断层一类的情况，无法保障掘进安全和质量。所以此时应当考虑巷道断层掘进有效支护办法，安全开展作业，提高矿井经济回报与掘进效率。

一、传统支护工艺问题分析

某个矿井，使用的是锚杆+W型钢+锚索综合支护方式，钢带的型号为4800毫米×250毫米。每个钢带都有7个锚栓的配备，这些锚栓之间的排列间隔为80厘米。并且顶板的支护锚杆其长度是260厘米，结构直径是22毫米，属于螺纹钢锚杆，这个锚杆布置的时候，间隔是80厘米。设置的单独锚杆，其预紧力在200N·米以上，用顶板垂直的方法布设。顶板布置锚索，每排布置三根，使用的钢绞线是580厘米长的，其间隔方面是150厘米，作业中的锚索托板，是有着很强硬度的钢板，参数为400毫米×400毫米。回风巷道的上部，其伪顶平均厚度是2.2米，支护锚杆2.6米，让锚杆锚固和直接顶、伪顶连接到一起。路过断层部分时候，由于提升了顶板压力，所以普通支护方法做不到有效支护伪顶，结果是，伪顶总是坍塌，每次还很严重，范围特别大^[1]。F12断层部位的巷道，倾斜角在60度以上。掘进作业的时候，两帮在覆岩压力作用下，片帮问题十分严重。尤其是两帮和顶板连接部分的三角煤柱，其有着非常困难的设置。也就是说，只靠480厘米钢带，并不能有效维护巷道。原本使用的支护锚索，其参数是450厘米钢绞线锚索，将其中的一端固定在直接顶，不过此时的直接顶存在局部离层，因此锚索并不能保障支护质量。巷道在经过断层的时候，要强化顶板，保障伪顶稳定性与完整性^[2]。

二、巷道变形和破坏影响研究

首先是深度方面问题，在煤矿作业中，机械化水平的全面提高，让煤矿的开采深度得以增加，这时候承应力同样增加，导致巷道变形问题变得十分严重，被破坏情况变得严谨。另外，在开采深度增加的同时，原始岩温度也在上升^[3]。预围岩从原先的脆性变形变成了塑性变形，容易导致巷道出现质量问题。

其次是地质构造问题，掘进煤矿的时候，距离断层地段比较近的部分，岩性脆弱，有着较大的裂隙、节理发育、岩层层理，很难完成顺利的支护。

最后巷道的支护质量和支护方式有严重影响。煤矿作业中，巷道的支护常规方式是刚性金属支架或锚网喷支护，控制效果的影响是很明显的。

三、巷道过断层支护综合技术手段

（一）撞楔超前支护与超前注浆

首先，过断层时候的巷道，伪顶总是会在压力作用下，大面积的坍塌，为了避免这个问题对工程质量造成影响。撞楔支护是有效的方式。支护的时候，使用300厘米长的管缝式锚杆，在顶板上布孔垂直形式，每个管缝锚杆都跟其它管缝锚杆隔开40厘米，一排设置12根管缝锚杆。之后，撞楔支护完了，就得注浆与打孔。方位方面，顶板下面100厘米的部位，所有孔洞的控制，都要使其深度在500厘米，各个断面都要设置4个钻孔，巷道与孔洞应当有6度夹角，从而调节3米范围三角煤柱。完成钻孔作业步骤之后进行注浆，注浆压力控制在5MPa。此外注浆的时候，如果煤体渗漏出浆液，需要停止注浆，并密封注浆孔。在注进浆液固定之后，才可以进行后续的掘进作业。巷道掘进期间，需要保障所有管缝锚杆都插180厘米以上，然后对管缝锚杆进行补打。补打时候，往前送1米。所有相连的两排管缝锚杆，都应当使用错位的方式叠加布孔，保障布孔科学性。

（二）过断层的永久支护

首先，应当在巷道顶板锚索、钢带、锚杆布控中，用原有状态。不过此时需要把钢带调整为520厘米大小的JW钢带，这种钢带的眼间距是80厘米，共有7个眼。刚带的相帮与两头是并齐的，并且还要在两头都插上200厘米长度的螺纹钢锚杆，在两帮上安置锚杆。其次钢带5眼需要插入350厘米长的锚杆，与巷道保持垂直形式进行布控。此外，为了提高顶板稳定性，锚索的长度需要达到830厘米，托板的运用长度是60厘米，材料方面，选择工字钢。

（三）过断层的时候临时支护

首先对于巷道过断层范围经过的部位，需要使用布控工字钢棚方式，实现临时支护与强化。一般情况下，钢棚都有三个组成部分，是水泥背板、棚腿、棚梁。其次过断层范围的钢棚布控之前，先得在这里起底。起底的时候，宽度和深度指标为30厘米和20厘米。完成起底作业之后，在特定范围进行浇筑。应当做好底座装配与棚腿预埋。随后特定范围中进行起底浇筑，结束这个步骤之后等待固化，然后以预埋棚腿底座情况装配棚腿。在之后每隔50厘米，就准备一个钢棚，这个过程中，使用4根连接杆操作。此外，使用连接杆与相邻钢棚连接到一起以后，应当在上面铺设水泥背板，长度方面，控制在80厘米。最后与断层5米的部位，布控工字钢棚，然后在断层通过5米的地方停止，不继续布控钢棚。应当以实际情况准备钢棚数量，钢棚总数在25的情况下比较好。应当根据钢棚需要与组件情况，定期检查钢棚水泥背板，不可以有问题。

结语：矿下采掘中，断层属于常见地质类型，在经过断层时，巷道质量问题需要注意。特别是深部回采过程中，更是要留意安全。巷道掘进如果路过了断层器，则会在岩层破损度不断提高的同时，用常规普通的支护办法做不到良好支护，这时候，就需要管理矿产的工作人员深入研究问题，了解支护技术手段，提高断层安全度水平，顺利完成巷道作业，确保矿井能够顺利完工和生产。

参考文献：

[1]刘金状,张浩,任景义.综采工作面应力破碎区围岩控制技术[J].山东煤炭科技,2021,39(09):71-73.

[2]周波,许猛堂,尹磊等.巷道过采空区支护技术研究[J].煤矿安全,2021,52(09):116-121.

[3]赵鸿亮,党其.掘进巷道过断层支护工艺优化[J].山西冶金,2021,44(04):284-285.