煤巷过断层破碎带施工工艺与支护技术实践

许艳伟

（山西高河能源有限公司，山西 长治 047100）

1 工程概况

W1313回风顺槽沿3#煤层底板掘进，矩形断面，掘宽5300 mm，掘高3900 mm，掘进毛断面为20.67 m2。埋藏深度+540～+460 m。3#煤层平均厚度为6 m，煤层倾角为4°～13°。煤层伪顶为砂质泥岩，厚度4.75 m，直接顶为砂质泥岩，厚度10.31 m，老顶为细砂岩，厚度21.12 m，直接底为泥岩，厚度为1.2 m，老底为中砂岩—砂质泥岩，厚度为11.24 m，层理均匀。

W1313回风顺槽在里程332 m处揭露FW167正断层，断层走向NW28°，倾向NE62°，倾角∠36°，落差为3.3 m。根据断层倾角和落差分析，预计断层影响区域为揭露断层前5 m和揭露断层后10 m范围，见图1。断层面可形成导水裂隙带，预计最大涌水量8 m3/h，正常涌水量3 m3/h。工作面正常排水采用DQG35/0.2型 （排水能力2.1 m3/h） 风泵排水，45 kW电泵热备。

图1 W1313回风顺槽揭露FW167正断层平、剖面

2 过断层施工工艺

采用从FW167正断层上盘爬升至断层下盘的方案过断层。沿煤层底板掘进，至断层面处形成半煤岩巷道，采用15°上山破岩方式掘进，见图1。

过断层施工过程中，底板破岩厚度变化呈由少到多、由多到少的过程。破岩厚度＜500 mm时，采用掘锚一体机直接破岩工艺；破岩厚度≥500 mm时，采用爆破配合掘锚机掘进。

破岩厚度≥500 mm时，调整施工顺序为：掘锚一体机割上台阶部分→出煤→敲帮问顶→临时支护→顶部、帮上部永久支护→退机→岩石打眼→检查瓦斯→装药→检查瓦斯→警戒→放炮→检查瓦斯→警戒移除→开机出矸→帮下部永久支护。

3 过断层支护方法

（1）调整顶板支护参数

过断层时仍按原断面掘进，采用锚网索与梯子梁相配合的支护方式，见图2。

顶板锚杆每排6根、排距800 mm，若过断层期间巷道围岩煤体破碎不易控制，则由生产技术部经现场确定后，可再次缩小排距至600 mm，两肩角锚杆距帮均为300 mm，锚杆与垂线呈20°外斜布置。

锚索用综掘机组钻机隔排打设3根，间排距为1100 mm×2000 mm；风动钻机滞后迎头30 m打设中间排居中布置的1根锚索，排距为2000 mm。当顶板破碎较严重时，滞后的中间1根锚索需紧跟迎头。若顶板破碎严重锚索无法打设至顶板稳定区域，则采用加长锚索进行支护。

图2 巷道加强支护断面

（2）圆木大板棚复合支护

巷道掘进过断层面30 m后，由于现场顶板较为破碎，采用圆木大板棚对断层区域进行复合支护。棚距为800 mm，间距4700 mm。圆木规格Φ200 mm×4200 mm，大板5500 mm×200 mm×150 mm，木板500 mm×300 mm×50 mm，木茬400 mm×300 mm×70 mm。在大板与顶板间使用道木背实，保证与顶板间有效接顶。在圆木距底板1500 mm处使用钢丝绳串联一道，距底板3000 mm处使用扒钉相连。

4 安全技术措施

4.1 顶板管理

（1）每班验收员及时检查工程质量，如发现锚杆失效，立即使用锚索进行补打。

（2）在断层影响区域前、中、后5 m范围内各打设1台顶板离层仪，并按规定观测记录，离层进入黄区时及时通知生产技术部，并采取加固措施。

（3）过断层期间，必须加强顶板岩性观测，施工锚索孔时，要随时记录岩性变化，确保锚索锚固端处于坚硬岩层中。

4.2 通风管理

（1）加强瓦斯监测，若过断层期间瓦斯涌出量大于原正常掘进期间瓦斯涌出量的30%，则必须停止掘进。

（2）掘锚一体机破岩作业期间，必须安排专人对截割头进行洒水。

（3）风筒经过断层区域时，必须提前避开点柱打设位置。巷道内作业不得挤压风筒，若需挤压风筒作业，必须对风筒进行防护，扶梯严禁依靠风筒。

4.3 掘锚机破岩管理

（1）破岩作业前，必须提前检查掘锚机截割头截齿完好情况；破岩作业时，往复多次进行拉底，严禁硬拉底板，开启内外喷雾洒水，防止产生火花。

（2）施工前必须先将掘锚机和皮带运输机停电闭锁，对受影响区域的巷道设施进行局部防护。

（3）圆木点柱必须落在硬煤上，保证护顶大板接顶牢实。若接顶不牢时，圆木与护顶大板之间楔入扒钉，使圆木接顶牢实，并将大板用铁丝连接于顶部梯子梁上。检查木棚前倾后仰时，不符合要求的要用尖棍撬动棚腿或用铜锤敲打校正。

4.4 爆破安全防护措施

爆破作业时，爆破工作必须由专职爆破工担任，严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度。工作面装药后，将巷道内监控传感器按“三位一体”要求移至安全区域（包括甲烷传感器、风筒风量开关、温度传感器、信号电缆等)，严禁将甲烷传感器放置在地上，造成传感器误报警，严禁死拉硬拽信号电缆，防止信号传输中断。放炮结束后，及时将传感器吊挂到位。

4.5 工作面禁区管理

工作面危险部位应严禁人员进入。工作面禁区管理要求见表2。

5 结语

表2 工作面禁区管理

W1313回风顺槽掘进过断层期间，对支护方式进行了优化，针对顶板、通风、掘锚机破岩、爆破作业和作业人员管理采取有效的安全技术措施，保证了W1313回风顺槽顺利通过断层破碎带。