掘进面过断层复合支护技术分析

＊温 俊

（山西凯嘉能源集团有限公司 山西 032000）

引言

在井下掘进过程中，遇到断层时，对掘进工作带来的影响较大，在揭露断层时，不论是煤体还是岩体，整体的硬度会出现明显的下降，特别是断层上盘岩体若存在上抬的问题，容易在煤体内出现坍塌危险，从而导致顶板出现错距，严重情况下，可导致掘进设备停止工作。从当前掘进遇到断层后的支护来看，传统单一的支护方式，在很多情况下，已经不能满足掘进巷道支护的要求，采取复合型的支护措施，已经是必然趋势。因此，对掘进面过断层复合支护技术进行分析有着较为重要的意义。

1.工程概况

XX煤矿运输大巷正处于掘进阶段，巷道设计采用的是锚网梁索联合支护的方式，在巷道掘进的过程中，揭露了F12正断层，从现场测量来看，断层落差超过了7.5m，倾角为60°，从掘进情况来看，掘进面是从断层的上盘进入到断层的下盘，在掘进的过程中，出现了较为明显的煤岩层上抬的情况，从现场测算表明，断层的出现对巷道掘进产生影响的长度接近100m。图1为掘进面的布置情况图。通过现场勘查和理论分析表明，若仍旧沿用巷道原设计采用的掘进支护方式，不能较好保证巷道的稳定性。因此，为了确保巷道支护的有效性，本次设计采用了“锚网索架棚”与“注浆加固”相结合的复合支护方式，对巷道受到断层影响的阶段进行针对性的支护加固。

图1 掘进面的布置情况图

2.掘进面过断层复合支护技术要点

(1)注浆加固技术要点

首先是注浆材料和注浆设备。在掘进工作面揭露断层之前的5m之前，施工技术人员对掘进工作面前方的岩体进行注浆加固，这对于提升松散岩体、煤体的强度与完整性有着明显的作用。为了提升本次注浆效果，本次选择使用了气动双液注浆泵，同时，为了提升作业的效率，配合使用了两台气动搅拌桶。在进行注浆时，选择使用的材料是专门用于对围岩破碎区域进行加固的无机双液注浆材料，这类注浆液体在没有混合之前，可以在八个小时以上的时间内保持液体的状态，这对于保证注浆的效率、降低注浆成本较为明显。在将液体混合后的五分钟之后液体的流动性就会明显的下降，十五分钟的时间内可以达到完全固化的效果，在凝固后的两个小时之后，整体的强度可以超过15MPa。

(2)注浆封孔分析

对于封孔深度的确定，应当全面从注浆作业的现场实际情况出发，一般情况下，最小封孔的深度应当超过1m，图2为注浆封孔作业示意图。技术人员在封堵时，技术人员使用棉纱对钢管两端孔隙进行完全的封堵，封堵之后再进行注浆封堵，在浆液凝固时间超过20min之后，技术人员开展现场注浆作业。在具体封孔时，应当严格把控三个方面。首先，对浆液水灰比在满足实际需要的基础上，适当进行降低。其次，应当控制浆液在混合管内停留时间超过3min。此外，在将注浆管全部取出后，在孔口的位置进行适当的补液。做好这三个环节的施工，对于提升注浆效果较为明显。

图2 注浆封孔作业示意图

(3)注浆施工技术要点

在注浆作业时，施工深度应当超过3m的注浆孔，对注浆的效果进行全面的观察，将最佳的注浆参数全部确定下来，之后施工深度超过12m的注浆孔。由于掘进巷道支护相对于其他类型巷道支护最大的不同在于，掘进巷道属于半封闭巷道，煤体、岩体整体的松散程度相对较高，由于现场施工条件的限制，较难判断现场是否有漏浆的问题发生。所以，在本次注浆施工时，设计采用了间歇性低压缓慢注浆的方式进行注浆施工。具体参数为：对3m注浆孔进行注浆时，将注浆压力控制在5MPa左右，在对12m注浆孔进行注浆时，注浆压力控制在11MPa左右。同时，在注浆的过程中，技术人员应当对现场的情况进行全面的观察，若有漏浆问题的出现，则应当从实际情况出发，对注浆的压力进行严格的控制。特别是若在同一个的地点出现了煤体或者岩体松散的问题，或者出现有浆液漏出的问题，则应当提前结束注浆。本次注浆孔分布情况见图3所示。

图3 注浆孔分布图

本次注浆过程中，注浆孔的孔径全部为42mm，方向与煤壁垂直，浅孔每排布置的数量为三个，深孔每排布置的数量为两个。

(4)锚网索架棚支护

首先，对顶板的支护。掘进工作面本次选择使用“全锚索”与“钢筋托梁”相结合的复合支护方式，对锚索长度的选择，主要从顶板煤线的变化作为依据，长度在6.3m到8.3m之间，图4为本次支护，顶板锚索的布置图。对巷道两帮的支护，本次仍旧沿用传统的支护方式。

图4 顶板锚索布置图

(5)顶板喷浆施工

在掘进的过程中，若揭露到煤层，本次设计采用对顶板煤体进行喷浆的方式进行加固。由于在掘进工作面进行的喷浆作业，因此，本次选择使用的是湿式喷射机完成喷浆作业。本次喷浆选择使用的材料为石子、沙子及水泥，三者的比例为：2:2:1。沙子选择使用的是中粗粒黄沙，水泥选择使用的是硅酸盐水泥，石子选择使用的是小石子，粒径控制在3mm左右。喷射混凝土的强度本次控制在C20之上，厚度控制在120mm以上。

(6)架棚支护施工

在掘进工作面后30m的位置开始进行棚子的架设，通过架棚的方式，实现对顶板的再次强化支护，架棚过程中，选择使用单体液压支柱作为架棚的棚腿，使用π型梁作为棚梁，形成组合梁的方式，设计“一梁两柱”的方式进行架棚。在架棚时，棚子和棚子之间的距离和现场施工的排距保持一致，在架棚施工的过程中，现场设置软化液泵，主要作用是向施工点进行液体的供应。在架设棚子的过程中，棚腿需要在巷道的两帮位置安装，确保与巷道的底板接触牢固。此外，为了更好的提升支护的强度，在棚梁的上方设置“井”字形的木垛，或者布设背板的方式，保证棚梁和顶板能够实现紧密的接触，这对于提升支护的效果较为有效。

3.结束语

综上分析，随着我国煤矿开采深度的不断增加，在深部开采中面临的各种地质情况更为复杂，特别是在巷道掘进的过程中，遇到断层的情况将会更多，面临的支护挑战将会更大，因此，这就需要煤矿企业充分认识到当前掘进过断层时，选择复合支护技术的重要性，及时采取针对性的措施，全面提升支护实效，更好提升巷道掘进工作的质量和效率。