劉 斌

(西山煤電(集團)公司 東曲礦，山西 古交 030203)

礦井生產(chǎn)過程中，特殊地段(斷層、淋水)的存在影響著工作面及巷道的布置，對回采巷道的穩(wěn)定也造成影響。研究表明，斷層的存在導(dǎo)致初始應(yīng)力場擾動，局部產(chǎn)生附加應(yīng)力，采動影響下斷層易發(fā)生“活化”，形成較高的應(yīng)力集中區(qū)，圍巖極為破碎，巷道掘進過程中極易片幫冒頂，煤層頂板巖層難以控制，故斷層構(gòu)造帶巷道支護技術(shù)一直是應(yīng)力巷道支護技術(shù)研究的關(guān)鍵。斷層構(gòu)造帶的巷道支護設(shè)計中，需基于巷道圍巖強度、支護體的承載性能以及支護體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等方面，膠結(jié)其破碎松散的圍巖并提高強度，同時改善支護體與圍巖的相互作用關(guān)系，使得支護體均勻承載的同時還能補償支護結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，從而能夠發(fā)揮支護體主動及被動支護的優(yōu)點，最終實現(xiàn)控制此類巷道的強烈變形。

1 特殊地段(淋水、斷層)地質(zhì)狀況

單侯煤礦6103N 工作面位于首采區(qū)中部，地質(zhì)構(gòu)造情況較簡單。在6103N 進風(fēng)巷的掘進過程中，可能揭露F14 斷層，在回風(fēng)巷和邊眼的掘進過程中，可能揭露F10 斷層，對回風(fēng)巷掘進影響較大斷層名稱及狀況見表1。

6103N 工作面內(nèi)水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，6 煤層底板距奧灰頂界面50 ～82.4 m，此距離大于安全隔水層厚度，在掘進過程中受奧灰水影響較小，但不排除在裂隙、節(jié)理及斷層發(fā)育帶中掘進時發(fā)生突水，對正常掘進影響較大。根據(jù)瞬變電磁法提供的水文資料，F(xiàn)10 屬奧灰水?dāng)鄬?，切割層位從煤系至奧灰內(nèi)部，下奧陶統(tǒng)灰?guī)r水沿斷層或裂隙涌入工作面的可能性較大。

表1 6103N 工作面揭露斷層特征表

2 斷層附近回采巷道支護方案

就該礦井地質(zhì)條件而言，斷層附近的巖層受地質(zhì)作用的影響，變得極不穩(wěn)定，要使支護達到理想效果就必須加大支護體的密度，使巖層能夠保持較好的完整性。巖層穩(wěn)定性較差部位需加深錨索鉆孔的深度，使得局部錨索的懸吊作用加強。過斷層時，巷道易出現(xiàn)片幫現(xiàn)象，圍巖松動圈不斷擴大，最終導(dǎo)致巷道整體變形失穩(wěn)，故需對巷道頂、幫等部位打錨桿與金屬網(wǎng)進行補強。補強支護形成一個支護的整體，從而對巷道變形進行了有效的控制。為避免淋水、風(fēng)化降低巷道圍巖強度，通過對巷道頂幫進行混凝土的噴射，對圍巖進行封閉，從而使圍巖與空氣隔絕，防止了圍巖強度的急劇下降。斷層附近巖體經(jīng)過噴漿處理后，其混凝土、錨桿與金屬網(wǎng)形成一個支護整體，從而達到較好的支護效果。

結(jié)合回采巷道正常段支護方式以及相同地質(zhì)條件下巷道支護經(jīng)驗，依據(jù)主動和被動耦合支護原則，在6 煤層回采巷道特殊地段采用錨桿索噴+鋼筋梁或網(wǎng)+平頂U 型鋼的支護形式進行支護。

1)錨桿作用。通過錨桿的加固作用，在圍巖中形成了一定厚度的連接壓縮帶，控制上部圍巖的松動和變形。

2)錨索加強支護作用。由于斷層圍巖受地質(zhì)構(gòu)造變化的影響，圍巖破碎，采用高預(yù)應(yīng)力錨索進一步加強支護，使其圍巖穩(wěn)定。

3)鋼筋梁、網(wǎng)。經(jīng)鋼筋梁、網(wǎng)組合起來的圍巖具有三方面的特點:a)組合的破碎巖體形成較厚的組合拱。b)破裂圍巖錨固體具有與原巖相近的強度。c)破裂圍巖錨固體具有可縮性。另外，鋼筋網(wǎng)支護強度較普通金屬網(wǎng)支護強度大，鋼性好，且留有容許壓力釋放的時間和空間。

4)平頂U 型鋼架。利用U 型鋼的支撐能力強化了對巷道頂部、兩幫和底板的約束能力。

5)注漿技術(shù)原理是提前在巷道節(jié)理、裂隙發(fā)育的煤巖體內(nèi)注漿，改變了煤巖體的松散結(jié)構(gòu)，提高煤巖體的黏結(jié)力、內(nèi)摩擦角和強度，為錨桿提供可靠的受力基礎(chǔ)。

總之，在6 煤層回采巷道斷層附近地段主要采用“錨桿索噴+鋼筋梁或網(wǎng)+平頂U 型鋼”支護方案，斷層較大的地段除采用以上方案，還可考慮對圍巖破碎地段進行注漿。

3 淋水段支護方案

從6 煤層地質(zhì)探測可知，6 煤層距離奧灰水較遠，正常地質(zhì)條件下對煤層回采巷道影響不大，但遇到斷層、陷落柱或其他地質(zhì)構(gòu)造時，尤其是斷層落差較大時，斷層帶附近裂隙、節(jié)理發(fā)育，奧灰水沿斷層、裂隙導(dǎo)入的可能性較大，回采巷道受奧灰水的影響，在巷道破碎或斷層地段頂板破碎、易發(fā)生淋水，若采用錨桿支護，淋水使得錨固劑的錨固性能降低，錨桿與鉆孔壁之間的錨固效果相應(yīng)降低，最終影響支護質(zhì)量。淋水段巷道無論采用哪種方法，都必須加強支護質(zhì)量的監(jiān)測，針對單侯礦6 煤層地質(zhì)特征，淋水段支護技術(shù)除要參考斷層段支護技術(shù)外，還要注意以下幾個方面:

1)做好掘進工作。掘至斷層附近時，必須“先探后掘”。經(jīng)過灰?guī)r水異常區(qū)域時，嚴(yán)格落實“有疑必探、先探后掘”的探放水原則，做好超前探工作。

2)封堵技術(shù)。利用超前注漿技術(shù)，封閉煤巖體的裂隙，封堵煤巖體的淋水來源。

3)采用相應(yīng)措施:a)遇淋水的巷道支護設(shè)計中，須增加錨桿的鉆孔深度，即加長錨桿的長度，避開出水段巖層。b)若鉆孔無法避開淋水段，同時也無法封堵出水源頭，就必須改變該巷道的錨固方式，一般情況下，可采用砂漿全長錨固或水泥錨固劑全長錨固。

4)加寬、加厚的特制W 鋼帶的應(yīng)用，錨固平衡拱作用發(fā)揮較好的組合形式便是錨梁網(wǎng)組合，錨梁網(wǎng)是采用錨桿、金屬網(wǎng)、梁等支護材料組成的支護整體，該支護結(jié)構(gòu)可以提高圍巖的整體性，減小錨桿周圍巖體松動對其支護效果的影響，同時通過梁使支護系統(tǒng)安全性達到更高，防止發(fā)生突發(fā)性的冒頂事故。

5)組合錨索支護。兩根或多根錨索通過相應(yīng)的構(gòu)件連接成一體，形成組合錨索支護結(jié)構(gòu)，在提高支護構(gòu)件支撐能力的同時，也可以增加該支護體系的整體性能。

4 結(jié) 論

綜上可知，結(jié)合6 煤層的斷層特征，建議井下斷層段采用“錨桿索噴+鋼筋梁或網(wǎng)+平頂U 型鋼架棚”支護方案。對于斷層大、圍巖破碎比較嚴(yán)重地段，建議增加注漿加固。另外，對于斷層附近的淋水段支護需從封堵、修改支護參數(shù)及錨固方式、組合錨索支護技術(shù)與加寬W 鋼帶作為組合構(gòu)件等方面加強支護。

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