煤矿近断层巷道支护方式探究.pdf

- 236 - 探索研究科学大众Popular Science2020年05月 煤矿近断层巷道支护方式探究 兖矿集团东滩煤矿 牛贵芝， 赵君猛， 曾柯植 摘 要 煤矿工程的开采过程中 ， 存在较多不稳定的安全因素的 影响， 尤其是在近断层位置的开采施工， 其本身就存在较大的 危险， 在多次扰动的情况下 ， 如果不具备良好的支护和预防措施 手段， 可能会引发各种安全事故。 在进行掘进的过程中 ， 要充分 保障能够采取安全、 有效的技术手段， 并且要充分做好必要的支 护。 依靠支护结构， 有效地保障煤矿开采过程的安全性。 关键词 煤矿； 近断层巷道； 支护方式 煤矿开采因为具有对原有土层力学平衡的破坏性， 其本身 就会存在较多的安全隐患， 在特殊不良地质条件下的采矿工作 更是存在更多的安全隐患问题， 比如在断层位置的开采作业工 作。 因此， 要充分做好支护结构， 做好开采位置的预加固， 充分 执行好有关的安全保障措施。 1 工程地质概况 3302轨顺采用锚网带与锚索联合支护，巷道设计 净高3 800 mm， 设计中净宽5 200 mm， 巷道已掘进897 m， 距3F45逆断层 （H4.0 m） 预计位置约63 m， 距FS45正断层 （H14.6～17.0 m） 预计位置约78 m。 2 断层对巷道的影响机理分析 巷道的建立无疑会对原有的土层地质平衡造成破坏， 而这 种破坏必然会引起周围地质围岩的移动趋势， 在围岩中出现应 力集中现象。 如果集中应力小于岩体强度， 围岩将处于弹塑性 状态， 当围岩应力超过围岩强度后， 巷道周边将首先被破坏， 并 逐渐向深部扩展， 直至达到一定深度取得三向应力平衡为止。 在巷道周围围岩的一定深度范围内， 存在一个能承受较大切 向应力的“岩石圈” 。 该“岩石圈” 处于应力平衡状态， 但是巷 道不断地经受采动影响之后 围岩的破坏范围会逐渐扩大， 架 棚支护形成的“次生关键承载圈”不能完全承载围岩应力， 容易导致不安全问题的发生。 而在断层位置， 其不稳定的隐患 更加突出， 这种底层位置的延性较差， 破坏通常是突发性的， 如果不具备良好的预防和应对措施， 会导致安全事故的发生。 3 巷道掘进工艺及支护 3.1 掘进工艺 采煤工作面设计要考虑地质构造复杂程度。 结合采区布 局、 主要断层产状综合考虑， 断层数量多、 落差大、 预计对采 煤工作面开采造成重大影响时， 应合理选择采煤工作面的推 进方向， 过断层原则上 “下压式”开采， 尽量避免“上仰式” 开采。 近水平煤层过断层时角度控制在-15 ＋12 。 过断层区域 的巷道层位要尽量沿煤层布置； 当断层落差较大， 需要截割顶 （底） 板岩石时必须控制割岩厚度， 割岩厚度不大于2.5 m。 过 断层区域的巷道坡度要平缓， 以不大于10 为宜。 当掘进过程中 揭露隐伏断层或探测的断层实际落差与预测不一致时， 要充分 考虑工作面回采要求， 掘进迎头需要后退下扎或后退上挑； 重 新掘进时必须后退， 并合理确定后退距离和施工坡度。 过断层 区域的巷道高度不低于正常段的巷道设计高度； 巷道变坡点前 后10 m巷道高度应适当加大。 施工过程中， 如果探测到断层， 及时汇报矿分管领导及相关科室， 按要求采取加密探孔、 调整 探孔角度等方式探明断层准确的落差、 产状。 断层与预计产状 悬殊较大时， 根据实际断层产状， 确定前掘坡度。 断层位置的 掘进工作要充分加强对周围有关安全环境的观察， 施工过程要 平稳， 每次掘进循环结束之后都要做好必要的平整工作， 保障 下一次掘进循环工作的顺利开展。 3.2 支护设计 （1） 破碎带注浆。 对于断层地区的巷道施工来说， 该位置 地层在多次开采扰动的过程中会形成岩层的裂缝缝隙发展， 空隙率会明显增加， 同时围岩的不稳定性也在不断的增加， 通 过向围岩破碎带注浆的方式能够充分保障围岩整体稳定性的 提高， 保障开采过程的安全性， 且存在的发展缝隙给注浆施工 带来了一定的技术保障。 施工中要注意注浆材料的质量控制， 做好注浆工作的技术工艺控制， 一般要重点控制注浆压力和注 浆量， 注浆设备要稳定、 可靠。 在施工中采取缓慢的注浆方式， 保障注浆材料能够充分深入破碎带。 注浆完成后， 对注浆以及 可能存在漏浆的位置进行充分、 有效的封堵。 （2） 锚杆支护体系。 要重点控制锚杆设计的位置以及锚 杆的间距， 保障锚杆能够提供稳定、 可靠的支护作用。 要充分 保障锚杆施工的有效性， 一般要保障锚杆具备足够的锚固深 度， 对于未紧固的锚杆要在质量检测的过程中， 重新进行二次 锚固施工， 充分保障锚杆具备良好的锚固能力。 巷道顶板岩石 厚度大于1 000 mm时， 顶部钢带排距可以缩短到1 000 mm。 若 顶板破碎， 及时缩小支护排距并使用双层金属网。 检查固定钢 丝绳锚杆， 发现松动及时紧固， 失效进行补打。 在过断层区域要 采取加密锚杆 （索） 、 缩小棚距、 锚架联合支护、 顶部铺双层金 属网等加强支护措施， 确保顶板支护可靠。 对于锚杆与钻孔的 接触间隙位置也要充分地做好必要的注浆工作， 尤其是要做好 钻孔孔口位置的封堵， 避免注入浆液的不断流失， 充分保障锚 杆系统的支护能力可靠、 稳定。 （3） 小导管超前预注浆。 对于注浆法无法深入的破碎断 层， 可以充分借助小导管注浆的浆液输送能力， 充分保障注 浆液深入土层的深处， 充分保障有关注浆材料能够达到既 定的注浆位置。 导管要具备一定的强度和刚度要求， 管径在 40 mm， 左右长度一般在35 m左右， 要控制导管的外插角度， 一般控制在15 左右， 导管的搭接长度要充分控制， 要充分保 障注浆完成后的管口封堵。 4 结语 煤矿在近断层位置的开采施工作业要通过科学的支护设 计方案以及稳定、 可靠的掘进方式进行保障， 要避免在施工中 存在冒进行为， 一切以安全为进行施工工作的指导和必要开 展前提。 [参考文献] [1]何远富， 姜凡均， 盛佳， 等.软岩巷道破坏机理及支护方法研究 [J].矿业研究与开发， 2009（6） 32-34， 88. [2]刘晓辉， 吴爱祥， 王贻明， 等.急倾斜层状破碎矿体锚注一体支 护技术研究[J].矿业研究与开发， 2014（5） 60-62， 106. [3]张陆彪， 柳军雷， 姚勇.深部破碎围岩巷道施工与支护优化技 术[J].知识经济， 2012 （21） 93.