掘进工作面过断层破碎带的安全措施

韩 永

（山西煤炭运销集团华阳煤业有限公司，山西 晋城 048017）

山西煤炭运销集团华阳煤业有限公司在15#煤轨道大巷掘进过程中，遇到了正断层，为防止冒顶事故，特制订了本措施。

1 概况

山西煤炭运销集团华阳煤业有限公司15#煤轨道大巷位于井田北部，煤层平均厚度为2.7m，有厚度0.3m的夹石，倾角2.4°。15#煤轨道大巷的设计长度为900m，巷道断面为4.0×3.6m，主要用来分担该矿井的辅助运输任务。K2灰岩为15#煤轨道大巷直接顶，厚度约为7.7m，岩石坚硬。根据该矿地测相关部门的检测资料，当在15#煤轨道大巷进行掘进时，在670m处有一条正断层，其落差大约为2.4m，断层倾角小于65°。初步支护设计主要采用钢筋拖梁、锚索锚杆、金属网等进行，方式为联合支护。在过此断层前，提出了合理有效的安全技术措施，在过断层破碎带时，能够保证其安全可靠有效。

2 施工技术措施分析

2.1 掘进施工工艺

在掘进过程中，如果使用强行破顶煤的方法过断层破碎带，不仅在一定程度上增加了破岩量，增加施工难度，同时煤的回收率也有所降低。加之在掘进过程中，受到构造应力的作用，此处顶板比较容易出现垮落现象，极容易发生安全事故。因此，通过使用松动爆破的方法过断层破碎带，具体施工措施如下：

（1）15#煤轨道大巷在掘进到还有50m到断层或者破碎带时，停止掘进，采用探巷的方法，30m探巷，20m掘进。当巷道掘进至大约680m的范围时，在此处采用松动爆破施工方法和工艺。

图1 210轨道巷过断层情况

（2）掘进至682m范围处，巷道以一定俯角（8°）保留上处顶煤，进行破底岩，同时进行下山掘进。在掘进过程中，不允许空顶作业，及时对顶板进行永久支护补打。

（3）当巷道进行下山掘进时，大约至18m位置后，顶板会进入该断层上盘岩石层，底板露出煤层，此时要对工作面掘进角度进行及时调整，使其能够按照巷道顶底板的方向进行平行掘进。见图1。

2.2 加强支护措施

以一定角度进行下山掘进过程中，施工巷道顶板处就会预留一个三角煤柱，此煤柱厚度范围大约为0～2.4m之间，此处煤层相对不稳定，受构造应力、爆破振动以及采动应力的作用，三角煤柱很难预留。因此，一旦出现大面积垮落煤，就会出现冒落区，高度最高可达2.4m。在此处，支护难度会进一步增大，要优化支护技术和工艺，保证三角煤柱的稳定性。具体做法如下：

（1）对三角煤柱进行维护时，要通过采用密集撞楔超前支护和永久支护相结合的方法，通过使用长度3.5m、Φ30mm 钢针来进行密集撞楔超前支护。

（2）掘进至682m处，定线开始，下山掘进过程中的顶板位置也要随之确定，之后在顶板进行密集钻孔，钻孔采用Y-123 型钻机，角度大约为8°，钻孔长度和大小分别为3.7m和Φ42mm。每排大约布置10个钻孔，同时保持0.4m的钻孔间距。

（3）钻孔后，要在其中填装钢针、锚固剂，在施工过程中，要保证钢针与设计顶板平行，手持钻机对钢针处加压锚杆，时间要超过60s。

（4）施工钢针结束大约2h后，才能开始进行爆破掘进，在进行下山掘进过程中，每茬炮进度要小于1m，并且在爆破后，施工进行永久支护。通过使用钢筋拖梁、锚杆、锚索等进行联合支护，在撞楔超前支护间隙处使用锚杆进行支护，每排要施工5根锚杆，配合长度4.1m钢带，使用长度为8.3m的钢绞线进行顶板锚索支护，每排排距为2m，间距1.8m，配套0.8m的工字钢梁。图2为巷道支护设计图。

（5）下山掘进大致2m后，要补打第二排撞楔支护，支护工艺与第一排相同，并且交错布置，交错重叠长度1.5m，直到下山掘进结束。

2.3 安全管理措施

（1）下山坡度在下山掘进过程中要控制好。同时每班都要保证现场有专业技术人员进行定线施工指导，可在一定程度上减少过断层破碎带时的找煤难度。

（2）下山掘进过程中，要进行撞楔超前支护对巷道顶板进行钻孔，其钻孔角度要与下山角度相同，结束钻孔后，用风管清理钻孔内的煤粉，避免了钻孔堵塞，导致树脂锚固不牢固。

（3）在锚固撞楔超前支护时，时间不能低于60s。

（4）在下山掘进过程中，采用松动爆破技术，炮孔深度要保持在0.6～1.0m范围内，同时装药量要保证少于300g，每次操作时都不能高于3个。

（5）松动爆破施工过程中，要观测顶板变化，及时进行永久支护，爆破后空顶距要低于0.8m。

（6）掘巷道在过断层破碎带时，要保证沿着12#煤层顶板平行掘进。

图2 巷道支护设计图

3 结论

15#煤轨道大巷过断层破碎带时，通过采用科学合理的施工工艺、安全管理措施和加强支护，有效解决了过断层破碎带时三角煤柱的控制问题，保证了巷道断层破碎带顶板的稳定性，积累了过断层破碎带施工经验。