岩巷过断层破碎带快速安全掘进技术研究

岩巷过断层破碎带快速安全掘进技术研究

胡洋

（淮北矿业股份有限公司，工程处  安徽 淮北 23500）

摘要：朱仙庄煤矿III3采区轨运集中斜巷上段综掘机掘进中遭遇断层破碎带，为防止顶板掉落、造成瓦斯溢出等安全隐患，采取缩小循环进度、打设超前支护钢管、深孔预注浆、超前探查、加强通风、地质探查、瓦斯预抽等措施，即“通固钻探抽注”技术，确保施工安全。

关键词:断层破碎带；“通固钻探抽注”；安全快速施工

0引言

由朱仙庄矿建工区施工的Ⅲ3采区轨运集中斜巷工程，施工至上部平巷处，需穿IIF1断层破碎带，同时伴有小断层，为保证施工顶板安全，杜绝因断层顶板掉落或断层破碎带导通煤层，造成瓦斯溢出超限事故，采取“通固钻探抽注”措施，即通：加强通风，采用双路局扇供风，保证迎头风量，防止瓦斯积聚；固：对顶板采用注浆锚杆及注浆锚索加固，保证顶板安全；钻：施工地质钻孔，探明断层及煤层赋存情况；探：加强小班短探探查施工，保证施工安全；抽：在迎头退后5m施工抽排钻场，施工抽排钻孔，释放瓦斯；注：采用注浆加固，顶板采用中深孔注浆（注浆锚杆、注浆锚索交叉施工），迎头端面采用钻机施工深孔注浆（30m深）。 

1 巷道工程概况

1.1 巷道概况

Ⅲ3采区轨运集中斜巷巷道净断面尺寸为宽×高=5600×3800mm，采用二次锚网索带喷+注浆支护形式；巷道过IIF2断层群破碎带，迎头顶板岩层较破碎，以泥岩为主。

1.2巷道地质情况

Ⅲ3 采区轨运集中斜巷设计层位预计在10煤层顶部26m左右至10煤层底部74m左右（即一灰上91.5m～一灰下8.6m）层位中施工。巷道从10煤层下岩巷拨门向上穿层，受ⅡF1断层错动影响，产状为：走向171°，倾向81°，倾角65°～75°，落差10～40m。巷道层位距下部一灰56m、 二灰77m，从断层下盘10煤层下2m穿到断层上盘10煤层上19m岩层中，此段前后岩石较破碎，可能还伴有小断层影响。

2 过断层带施工方案及技术要求

2.1加强通风管理

为防止穿断层破碎带期间，瓦斯溢出造成瓦斯超限事故，在原有一路30kw的局扇基础，重新铺设一路15kw局扇辅助通风，采取双路局扇通风，杜绝瓦斯积聚。风筒吊挂平、直，逢环必挂，接头严密、无破口，拐弯要设弯头，不得随意挤压、撕裂、断开风筒，风筒漏风必须及时进行维修，迎头风筒不落地，过断层剖碎带期间，30kw局扇出风口距离迎头不超过5m，30kw局扇出风口距离迎头不超过10m。

2.2顶板加固参数及要求

2.2.1退后注浆顶板加固

为加强顶板施工安全，对过断层破碎带退后20m对顶板打设注浆锚索和注浆锚杆进行中深孔注浆加固顶板；注浆锚杆采用全螺纹中空锚杆，间排距为1600×1600mm；注浆锚索采用φ22×6200mm，1600×1600mm，与注浆锚杆交叉布置。

注浆压力：围岩裂隙发育段1～1.5MPa，裂隙开度较小时1.5～2.5MPa，最大压力不超过3MPa。浆液采用单液水泥浆，水泥采用PO.42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比取(0.75～1):1。

2.2.2超前支护加固顶板

超前支护采用钢管加工而成，钢管规格：Φ34×3000mm。超前支护自起拱以上间距200mm，角度3～5°，外露≯300mm。每循环打设一排超前支护钢管，循环进度1.6m。保证每循环至少有1m超前距。

2.3加强地质探查

为探清前方地质情况，采取超前地质探查，探查由矿地质探查专业队伍施工，采取钻机施工，钻孔φ=94mm，具体见探查成果图。

图1地质探查平面图

图2地质探查钻孔情况统计表

图3地质探查巷道剖面图

图4短孔探查设计及参数要求

2.4过断层破碎带期间瓦斯管控措施

2.4.1采取瓦斯预抽措施

为防止在施工过程，瓦斯沿着断层裂隙带溢出，造成超限或喷孔，造成瓦斯事故，在距离迎头25m位置，在巷道左右两帮各施工一个钻场，施工抽排钻孔，预抽瓦斯，瓦斯降到安全浓度下，方可掘进施工。

图5右帮钻场预抽钻孔成果图

图6左帮钻场预抽钻孔成果图

2.4.2施工过程中瓦斯管控措施

1.接班后，跟班队长首先检查局部通风情况、风筒连接情况，确保迎头供风量充足，并采用便携仪检测迎头瓦斯情况，风筒存在小破洞的立即进行缝补处理，风筒破损漏风严重的及时更换，并延至距迎头不大于5m位置。风筒处理完毕、瓦斯无异常时，方可进行其他工序施工。

2.施工炮眼前跟班队长采用便携仪检测迎头地质钻孔瓦斯情况，无异常时，方可开工。

3.施工锚杆、锚索、撞楔以及探查孔前，跟班队长必须将甲烷传感器和便携式甲烷报警仪悬挂于规定位置范围内。由跟班队长全程观测瓦斯变化情况。

4.各检测瓦斯环节期间便携仪检测瓦斯异常以及施工炮眼、锚杆、锚索、撞楔、探查孔期间，孔内突然大量出水或便携仪监测瓦斯异常时，当瓦斯浓度达到0.1%时，跟班队长加强对瓦斯的监测，当瓦斯浓度存在上升趋势达到0.3％时，立即停止钻进，撤出人员，汇报调度，严禁擅自撤出钻杆，待矿方采取措施消除隐患后，方可恢复施工。

2.7注浆加固技术方案及技术要求

2.7.1技术方案：

施工钻孔前，先对迎头山墙进行锚网喷封闭，喷层厚度不小于100mm,砼强度为C20。锚杆选用φ22×2600mm锚杆，锚杆初锚扭矩≮300N·m，拉拔力≮80kN，间排距800×800mm，允许误差±100mm。金属网采用φ6mm圆钢制作，长×宽=2500×1000mm，网格100×100mm，采用自联方式联接，若不能自联，则金属网必须压茬不小于100mm,并采用双股12#铁丝进行绑扎，间距不大于200mm。

2.7.2注浆安全技术措施

1.落实安全生产责任制，切实抓好顶板管理和施工安全，严格安全确认制度，严格隐患排查制度，跟班队长现场排查确认。施工前由班长指派专人巡查施工地段及附近巷道顶板、支护情况，确保施工安全。

2.注浆前检查安全阀，然后依次接好吸浆管、出浆管、混合器、压力表、方块接头、吸入清水试运转，检查管路是否畅通，注浆机是否正常，注浆前放出管路中清水。

3.注浆开始前，应对注浆管路系统进行耐压试验。管路联接好后关上输浆管路中高压闸阀，打开注浆泵，吸入一定量清水，观察压力表，当压力值达到1Mpa时注浆管路系统稳定，方可注浆。

4、注浆时注浆接头与注浆锚杆应用铁丝连接，防止注浆锚杆固定不牢，浆液窜出伤人。

5.注浆期间压力表要有专人观察，注浆时要加强联系，保证注、停及时反应快速。压力表指针达到设计压力或继续上升，即可封孔并换孔注浆。换孔前必须卸压，防止换孔时浆液喷人；卸压时操作人员应站在注浆孔一侧，以防浆液喷出伤人。

6.注浆人员注意劳动保护，戴护目镜防止浆液材料烧伤眼睛或皮肤，在正注的锚杆下方或正前方严禁站人，注浆地点向后10m位置设置警戒，防止管路弹伤人或浆液溅到人身上。

7.注浆过程中一旦发现浆液从巷山墙或周边眼渗出要及时停注，并用清水冲洗注浆锚杆待封堵后进行二次注浆。如果出现大面积或多处漏浆现象，应停止注浆，复喷处理后方可再注。

8.注浆的止浆阀应在浆液凝固后拆除，也可在第二班进行，拆下的阀门要及时清洗干净，然后抹上机油备用。

9.施工期间设专人观察顶板、山墙变化情况，发现问题及时处理，处理后方可复工。

10.每班注浆完毕，要及时清洗注浆泵及其管路及吸浆笼头，清除混合器腔内的固结物，及时维护。

11.注浆情况及参数应专人负责控制，填写原始注浆记录。

5结语

经过上述措施在现场的落实，Ⅲ3 采区轨运集中斜巷在过断层破碎带期间，顶帮控制较好，无瓦斯溢出及超限现象发生，达到了预计效果。总而言之，从目前各矿施工条件来看，在施工过程中，地质条件往往较为复杂，顶板管理、瓦斯管理等越来越占主要地位，只有在施工过程中不断积累经验，总结有效措施，才能保证安全生产，保障职工生命安全。

参考文献

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[2]冀贞文，等.深井巷道围岩变形破坏规律及其控制技术[J].煤炭工程，2004(2).

[3]刘聪.枣泉煤矿掘进工作面安全快速穿越断层(过破碎带)技术工艺实践及应用[J].中国科技博览，2014，09：483.

[4]张继远，等.回采巷道掘进过断层施工方法[J].中州煤炭，2005(2).

作者简介： 胡洋（1967-11 ），男，工程师，毕业于重庆大学，现任淮北矿业股份公司工程处安全监察处主办。电话：13856131539