49204辅运顺槽过断层技术探讨

49204辅运顺槽过断层技术探讨

高福全 丁焕杰

（平朔集团有限公司公司 生产技术部，山西 朔州 036006）

摘要 结合平朔集团有限公司49204工作面煤层产状变化，在辅运顺槽掘进工作面揭露F2正断层前，通过提前设计巷道坡度并合理确定断层带应力集中区的支护参数，使综掘工作面一次全高通过断层，达到了良好的支护效果，提高了掘进施工进度。

关键词 掘进；支护；断层；工作面顺槽

1 概况

平朔集团有限公司49204辅运顺槽所掘煤层为石炭系上统太原组9#煤层，煤层产状平缓，内含夹矸，平均厚度为12.3m；煤层顶板为砂质泥岩，泥质胶结结构，平均厚度4.5米；底板为砂质泥岩灰，砂泥质胶结结构，平均厚度3.6米。区域内煤岩层整体呈西北高、东南低的趋势，区内地层产状平缓，倾角2～5°，49204辅运顺槽相对位置如图1所示。

49204辅运顺槽49204辅辅联巷h=4.0m ∠65°49203辅运顺槽二采区辅运大巷 图1 49204辅运顺槽平面布置图

2 过断层方案设计

2.1 断层预测技术

在掘进过程中，前方隐伏断层往往造成另一盘的煤岩层变化，不能直接看到断层另一盘的煤层，因此确定断层性质和断距寻找断失翼煤层，便成了决定49204辅运顺槽掘进方向和坡度的关键。在实际工作中，通常采用以下几种方法提前预测断层的存在。

1）煤岩层层位对比法。一般断层面的倾角比煤层正常顶板倾角大，而起伏的煤层顶底板倾角，接近煤层正常倾角。结合煤层标志层（夹矸）、煤层及煤层顶底板特征，对巷道已揭露断层两盘煤岩层位进行对比分析，从而确定断层性质和断距，进而可寻找断失翼的煤层。

2）断层面构造特征法。断层形成过程中，往往在断层面及其附近两侧产牛牵引褶曲、平行小断层或解理、羽状断裂，以及断层擦痕和断层角砾岩（或断层泥）等，可以作为判断断层性质和推断断失煤层方向的依据。

3）生产勘探法。每月对所有机掘巷道地质条件进行分析，结合钻探、物探、层位对比，临近巷道断层赋存等方法，对下月掘进机施工范围内可能遇到的地质构造进行准确预测，并将断层落差、走向、产状、岩性进行通报，机掘巷道根据预测进行超前预防。

在生产中，经常采用以上方法综合进行分析判断，以便互相补充验证，避免因断层判断处理不当而造成无效进尺或安令问题，实现快速掘进。根据长探资料及邻近工作面揭露，在49204辅运顺槽200米～210m处遇落差4m的F2正断层，断层产状特征如表1所示。

表1 断层产状特征表

构造 名称 F2 走向 (°) 99 倾向 (°) 9 倾角 (°) 65 性质 正 落差 （m） 4 2.2 过断层方案设计

根据地测部门提供的《9204辅运顺槽地形地质及水文地质预报单》及临近工作面揭露的长探资料，断层上盘煤层倾角约-3°，断层下盘煤层倾角约-1.5°，兼顾低煤回收率和施工困难程度，决定在断层面前6米以水平腰线过断层，见下盘底板后，跟底掘进。过断层时需留上盘底煤2米，留底煤长度约47米，割下盘岩石约2米，割岩长度约62米，如图2所示。

掘进方向此处开始沿底掘进此处开始水平掘进沿底掘进未掘巷道已掘巷道.5°煤层倾角1H=4m煤岩石3°煤层倾角 图2 49204辅运顺槽过断层示意图

3 断层带支护技术

3.1 支护设计

断层附近的岩层受地质作用的影响，与正常状态比较，已变得很不稳定，要获得理想的支护效果，就必须加大锚杆、锚索的支护密度，使岩层能够保持最大程度的完整性，并在岩层稳定性最差处加大锚索的锚深，以强化局部锚索的悬吊

作用。

根据天地科技股份有限公司开采设计事业部提供的平朔矿区地质力学测试及典型煤巷锚杆支护参数优化设计，断层影响区域两帮采用φ18mm×1700mm圆钢锚杆，间排距1200mm×900mm；顶板采用φ22mm×2400mm螺纹钢锚杆配合4.8米钢筋钢带进行支护，间排距900mm×900mm，同时采用φ17.8mm×7300mm钢绞线锚索吊挂2.5米W型钢带加强支护，锚索间排距2000mm×2700mm，双排布置；顶板及两帮铺设3000mm×1300mm金属冲压网，断层影响区巷道支护如图3所示。

钢绞线锚索200mm螺纹钢锚杆Φ22×2400mm螺纹钢锚杆Φ22×2400mm900mm300mm350mm钢筋钢带W钢带钢板冲压网3000×1300mm3500mm1200mm圆钢锚杆Φ18×1700mm钢板冲压网3000×1300mm5200mm1200mm

图3 断层影响区巷道支护图

3.2 技术要求

1）支护质量

顶部两边的锚杆与垂直线成15°夹角，其他锚杆及两帮锚杆与巷道顶帮煤壁轮廓线垂直布置，其最小角度不小于75°。顶锚杆的锚固力≥6吨，扭距120N.m；帮锚杆锚固力≥3吨，扭距100N.m。锚索必须紧跟迎头，当班掘当班锚好，锚索预紧力8～12t。

2）巷道层位控制

巷道掘进接近断层影响区域时，由地测部门根据巷道设计坡度施放腰线，每班割煤掘进前由机组司机和跟班队长共同校核腰线，确保巷道按设计要求的坡度

正确施工。

4 过断层措施

4.1 过断层安全隐患

构造带往往是地应力异常带，断层附近煤层裂隙发育，宜发生片帮冒顶事故，严重威胁工人生命安全。准确预测预报断层构造，并采取有针对性的矿压控制措施，能够大大减少巷道过断层施工过程中的安全隐患，确保矿井安全生产。 4.2 过断层技术措施

1）超前锚杆支护。在过断层的巷道施工中，超前锚杆支护是对开挖面前方的不稳固围岩进行预先加固，以防止围岩在开挖后坍塌。在巷道未开拓前，通过预先向破碎体内部打人多根锚杆，一方面自身形成了一个有一定强度和刚度的块体(梁)，使块体内部的破碎岩层不产生或产生较小的离层，防止了破碎岩体的风化和开裂扩展，使整个块体自身达到稳定状态；另一方面，破碎岩石块体通过超前锚杆锚固力作用与直接顶或老顶形成一个整体，从而增强岩体自承能力，达到支护的目的。

2）临时支护紧跟工作面。在过断层的巷道施工中，采用单体液压支柱紧跟工作面支护，能够最大限度地缩短顶板裸露时间，使顶板得到及时的维护，有利于顶板的控制和防止片帮，减小两帮维护难度。

3）严格执行敲帮问顶制度。每次进入工作面前，跟班队长必须对工作面顶帮安全情况进行全面检查，确认无安全隐患后方可进入工作面进行工作；打眼、支护前必须由有经验的工人站在安全地点用专用工具及时对帮、顶进行处理；迎头施工时必须设专人观察顶、帮情况，防止片帮、冒顶伤人。

5 结语

1）超前预测断层位置及产状，并结合钻孔施工资料，确定断层构造存在的可能性，提高断层预测预报的准确性，是提前调整巷道施工坡度的重要前提。在预测预报准确可靠的基础上，方能制订出科学合理的过断层期间巷道施工工艺和支护参数调整对策。

2）合理的支护方式是提高综掘机掘进速度的关键, 过断层构造时,必须优化巷道支护参数, 选择更为合理的支护方式,尽量进行交叉平行作业,实现正规循环,提高工作效率,安全快速通过断层。 参考文献：`

[1]周明，王同吉等.煤巷综合机械化掘进快速过断层技术[J].煤炭科学技术,2009(3):7～9.

[2]史稣旭, 张海峰.顺槽支护设计和综掘过断层技术[J].煤炭工程,2008(3):27～

29.

[3]孙亮，王景义.高瓦斯条件下联含支护技术在过断层中的应用[J].矿业安全与环保,2009(12):50～51.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jk9f.html