综掘巷道过断层强化支护技术实践

时间：2024-07-28

杨泰

（晋城煤业集团寺河煤矿二号井，山西晋城 048019）

地质构造的变化给巷道掘进施工带来不安全因素，造成支护条件的恶化，需要随之调整相应的支护参数。晋城矿区的大巷基本是煤巷及半煤巷，以寺河煤矿二号井主运大巷为例，总结了综掘大巷过断层的方法与经验，为类似条件的巷道掘进提供参考。

1 断层处煤巷掘进工程的难点

（1）断层处煤层厚度发生变化，受地质构造力影响，煤岩易发生破碎，给支护带来困难。同时断层处易造成瓦斯和裂隙水积聚，给作业环境带来不安全因素。煤层破碎区易造成锚杆支护体系失稳，锚杆脱空。

（2）依据断层与巷道空间位置关系，断层可分为顺巷断层和垂巷断层。其中，顺巷断层跟巷道走向基本一致，断层面在巷道中央起伏，围岩极易发生破碎，巷道稳定性和支护受力受到严重影响。垂巷断层易造成底板突起，给破岩和出煤带来一定的困难，影响掘进效率。

2 综掘主运大巷开拓方案

寺河煤矿二号井主运大巷目前施工遇到的断层是F403断层，如图1所示。

图1 主运大巷遇到的F403断层示意图

主运大巷开口及过F403断层坡度设计图如图2所示。由于主运大巷从开口掘进130m处遇断层H=6.5，∠=75°，故主运大巷从辅回四联巷开口以4°58′59″上山掘进82.235m；掘进到位置后，再以0°22′11″上山掘进约92.121m；掘进至该位置时，遇见煤层顶板，然后沿煤层顶板掘进。

图2 主运大巷开口及过断层坡度设计图

3 过断层的锚网加强支护措施

3.1 主运大巷过F403断层的加强支护措施

在断层节理面和软弱煤岩体夹层处，在原锚杆、网支护设计参数的基础上提出如下加强支护措施（见图3）。具体措施为：

（1）锚索加密一倍即锚索排距与锚杆相同；

（2）锚杆间排距保持现有设计，但重要地段应架设工字钢梁；

（3）在图2中的上山82.235m段，因巷道顶板部位留有大约1m左右的煤层，该煤层顶板风化后易破碎、脱落（甚至冒顶），脱落后顶板会在锚网上形成网兜，对顶板稳定产生不利影响。因此，在该巷道区段施工时，应加强网片强度的布设，可以采用双层的铁丝网（丝径Φ4mm以上）；

（4）若断层处裂隙明显，在断层处及其附近一定范围内应该进行注浆加固；

（5）断层前后各10m范围内应架设矿用工字钢棚；

（6）对两帮要加强支护，排距由900mm调整为700mm；

（7）由于断层带围岩压力大，必要时采用锚喷、锚索、锚注和架棚等组合支护方式。

图3 断层处强化支护示意图

3.2 其他措施

（1）勤量测。施工过程中加大监控监测力度,时时收集统计巷道围岩的受力及变形情况，对支护结构稳定情况进行复核；同时，要加强地质薄弱地段测量，及时对测量数据进行处理分析。

（2）防突水。尽管辅运和回风大巷已经施工完，既有经验表明突水的可能性较低，但也要对局部出水的可能性做出相应的应急预案。现场备齐水泵、水管、电缆等应急物资，并提前施工好排水沟。

3.3 过其他断层（F1～F7）的加强支护措施

根据勘探资料显示，主运大巷预计穿过的断层还有F1～F7，具体措施为：

（1）锚索加密一倍即锚索排距与锚杆相同；

（2）锚杆间排距保持现有设计，但重点地段应架设工字钢梁；

（3）若断层处裂隙明显，在断层处及其附近一定范围内应进行注浆加固；

（4）断层前后各10m范围内应架设矿用工字钢棚；

（5）对两帮要加强支护；

（6）由于断层带围岩压力较大，可采用锚网索、注浆及架棚等组合支护方式；

（7）对顶板网片强度的特殊要求：在F1断层前后一定距离，因巷道顶板部位留有较薄的煤层，对顶板稳定产生不利影响。因此，在该巷道区段施工时，应加强网片强度的布设，可以采用双层的铁丝网（丝径Φ4mm以上）；F3断层下盘的顶板大部分沿岩层走，若有300mm以内的浮煤，要对其进行挑顶；F4断层下盘靠近断层附近的顶板有一部分沿岩层走，若有300mm以内的浮煤，要对其进行挑顶；之后，上挑欲穿越F5、F6、F7断层群时，需要注意每层顶板与岩层顶板的衔接处，若有浮煤，要对其进行挑顶；F5、F6、F7断层群：整个断层群都要进行架设矿用工字钢棚，并各向外延伸10m范围。