掘进工作面过断层安全管理技术措施

李泽奎

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿，山西 吕梁 033100）

1 工程概述

店坪煤矿2112巷位于830水平二采区南翼，施工巷道东与830南翼皮带巷相通，西至井田边界，南为实煤区，北与5-209回采面相邻（正在回采），如图1所示。

图1 店坪煤矿二采区2112巷平面布置示意图

2112巷掘进煤层为5#层，煤层平均厚度为3.0m。2112巷顶板存在伪顶，平均厚度为0.2m，主要以炭质泥岩为主，随采随落；直接顶主要以砂质泥岩为主，平均厚度为2.6m，易破碎；基本顶主要以砂岩为主，平均厚度为5.2m，如表1所示。2112巷为矩形断面，断面规格为宽×高=4.8m×3.0m，巷道掘进期间采用锚（索）网联合支护，顶板锚杆长度为2.0m，Φ20mm；锚索长度为6.2m，Φ18.9mm，如图2所示。

表1 2112巷煤层顶底板岩性情况

根据店坪矿地测科提供地质资料显示，2112工作面掘进至210m处将揭露一条逆断层，断层落差为2.4m，倾角为45°，当施工巷道掘进至170m处进入断层破碎带区，由于巷道施工前期管理措施不到位，施工巷道进入断层破碎区时未及时采取合理的施工方法及支护措施，造成2112巷在170～190m段顶板出现局部冒顶现象，加大了支护难度，对此店坪煤矿为保证2112巷能够安全顺利过断层破碎带，决定对巷道在掘进期间采取合理有效的安全技术措施。

图2 2112巷支护断面示意图 （单位：mm）

2 掘进施工工艺安全管理

2.1 原施工工艺存在的问题

2112巷在前期采用全断面爆破施工工艺，工作面一次性爆破炮眼数量为42个，其中掏槽眼为6个，辅助眼为12个，周边眼为24个，掏槽眼深度为1.8m，夹角为75°；辅助眼和周边眼深度为1.6m，与工作面夹角为90°，具体如表2所示。

表2 原施工工艺爆破参数

根据表2可知2112巷原施工工艺中全断面一次性爆破填装炸药量达40kg，爆破强度大，2112巷过断层破碎带时在爆破震动、采动压力、构造应力作用下，顶板会出现大面积破碎、离层、冒顶现象，很容易发生顶板大面积垮落事故。

2.2 施工工艺优化设计

店坪煤矿决定对2112巷在过断层破碎带时采用分层松动爆破施工工艺，具体施工方法如下：

（1）当2112巷掘进至190m段时停止全断面爆破施工改为分层松动爆破施工，由于2112巷道高度为3.0m，为便于施工人员爆破作业，以施工巷道底板往上2.0m处水平线作为分层界线，即巷道上分层断面高度为1.0m，下分层断面高度为2.0m。

（2）首先在巷道下分层断面施工爆破孔，共计布置12个松动炮孔，炮孔深度为1.0m，每一个炮孔装药量为300g，炮孔间采用串联联接方式，每次爆破3～5个炮孔。

（3）当施工巷道下分层爆破施工后在爆破震动的作用下，上分层煤层出现塌落，若顶板塌落不完全时采用风镐或手镐进行人工修顶，直至顶板平整。

（4）分层松动爆破施工工艺完成后及时对顶板进行永久支护，待支护完成且工作面煤矸石清理干净后进行下一个松动爆破工艺循环，直至工作面安全顺利过断层破碎区。

3 支护工艺安全管理

2112巷过断层破碎带期间采用传统的锚（索）支护时顶板经常出现支护锚杆失效、支护折断等现象，不能满足实际生产需要。对此店坪煤矿提出了采用锚索梁加强破碎带顶板维护，具体施工方法如下：

（1）每架锚索梁主要由一根长度为4.0m（11#）工字钢和三根长度为8.3m钢绞线组成，钢梁上布置三个圆孔，圆孔Φ22mm，孔间距为1.8m，如图3所示。

（2）首先在2112巷破碎顶板处施工三根锚索，锚索锚固稳定后在其下方人工上梁并采用锁具将其与顶板接触严实。锚索梁垂直施工巷道顶板布置。

（3）锚索梁间距为1.0m，若巷道顶板出现漏顶造成锚索梁与顶板接触不严实时，在锚索梁与顶板漏顶区域架设半圆木施工人工假顶，确保顶板稳定。

（4）为防止顶板压力加大造成锚索梁变形失效，当相邻三架锚索梁施工完后在锚索梁两端各施工一架短锚索梁，短锚索梁长度为2.5m，每架梁采用两根长度为3.5m锚索将其与顶板固定，短锚索梁与2112巷平行布置。

（5）2112巷在过断层破碎带期间每班安排专人对锚索梁变形情况进行观察，若出现锚索梁变形严重、锚索锚固失效时必须及时补打支护。

（6）2112巷过断层破碎带5m后停止施工锚索梁，在施工锚索梁期间永久支护必须及时补打到位，严禁存在空顶作业。

图3 2112巷过断层破碎带期间锚索梁施工平面图

4 应用效果分析

（1）实践证明2112巷在过断层破碎带期间采用分层松动爆破施工工艺后，基本解决了因全断面一次爆破时产生的震动造成顶板垮落的难题，提高了巷道掘进效率。

（2）采用架设锚索梁对断层破碎带顶板进行维护，弥补了传统永久支护的不足，提高了巷道顶板稳定性，有效阻止了破碎带顶板在各种应力作用下发生的变形现象。

5 结束语

店坪煤矿2112巷在过断层破碎带期间通过采取合理有效的安全管理技术措施后，施工巷道在断层破碎区掘进时平均日进度达3.0m，预计10d内即可顺利过断层破碎带，大大提高了施工巷道过断期间掘进效率及破碎顶板稳定性，取得了显著的安全效益、经济效益。