劉星星

（霍州煤電集團(tuán)興盛園煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 臨汾 031400）

斷層的形成破壞了煤巖層整體性，降低了巖層面膠結(jié)穩(wěn)定性，當(dāng)掘進(jìn)巷道過斷層帶時(shí)，斷層上下盤煤巖層出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，斷層面附近煤巖體受構(gòu)造應(yīng)力、原巖應(yīng)力以及上覆巖層重力的影響，出現(xiàn)離層、破碎、局部冒頂現(xiàn)象，單一的錨桿支護(hù)錨固效果差，巖層破碎時(shí)錨桿的懸吊作用失效。隨著時(shí)間推移，斷層帶處應(yīng)力不斷加大，頂板表層巖石層不具有支撐作用且支護(hù)作用失效，從而造成破碎帶頂板成層狀破碎趨勢且向頂板深部延伸，從而發(fā)生頂板漏頂事故。本文以興盛園煤礦1011巷為例，對(duì)巷道過斷層破碎帶期間頂板支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，確保施工巷道安全快速過斷層破碎帶。

1 工程案例

霍州煤電集團(tuán)興盛園煤業(yè)有限責(zé)任公司1011巷位于430水平，巷道設(shè)計(jì)長度1130m，斷面規(guī)格寬×高=4.5×2.6m，巷道沿1#煤層頂?shù)装迤叫芯蜻M(jìn)。1011巷初步支護(hù)設(shè)計(jì)中頂板采用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，頂部選用Φ20×2000mm左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，每根錨桿使用CK2340型和Z2388型樹脂錨固劑各一卷，配套Φ130×8mm沖壓碟形墊片一個(gè)。錨索采用Φ17.8×7300mm鋼絞線，配套400×400×20mm方形鋼板，HL鎖具一個(gè)，Φ130×8mm沖壓碟形墊片兩個(gè)，錨固劑CK2340型、Z2388型各兩卷進(jìn)行錨固，截至目前巷道已掘進(jìn)760m。

根據(jù)興盛園煤礦地測科提供資料顯示，1011巷掘進(jìn)至780m處將揭露一條正斷層F7，落差1.2m，傾角55°，由于1011巷直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，受構(gòu)造應(yīng)力影響，巷道掘進(jìn)至750m處時(shí)頂板出現(xiàn)大面積破碎，且頂板破碎深度達(dá)3.0m。預(yù)計(jì)當(dāng)巷道掘進(jìn)至破碎帶處時(shí)，傳統(tǒng)錨桿、錨索支護(hù)不能滿足生產(chǎn)需求，頂板出現(xiàn)下沉、局部冒頂?shù)痊F(xiàn)象。

2 破碎頂板支護(hù)工藝優(yōu)化

通過技術(shù)研究，對(duì)傳統(tǒng)支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，采用組合錨索懸板支護(hù)。

（1）組合錨索懸板主要由四根長度為8.3m，直徑為21.6m高預(yù)應(yīng)力錨索，兩根長度為3.5m，直徑為22mm加長左旋無縱筋螺紋鋼錨桿以及一塊長度為4.5m，寬度為1.2m，厚度為4mm鋼板組成。

（2）距鋼板兩端0.25m處以及鋼板中部及四周各焊制一個(gè)孔徑為25mm圓孔，鋼板兩邊各焊制兩個(gè)孔徑為22mm圓孔，如圖1所示。

（3）當(dāng)施工巷道掘進(jìn)至斷層破碎帶時(shí)，采用錨索鉆機(jī)在破碎頂板距巷幫0.35m處各施工一個(gè)深度為3.5m，孔徑為30mm鉆孔，鉆孔施工完后在鉆孔內(nèi)依次填裝兩支錨固劑（MSKC23/40型、MSK23/80型）以及加長錨桿，并采用手持式鉆機(jī)進(jìn)行錨固，錨固后錨桿外露長度控制在10～30mm之間。

（4）加長錨桿錨固后，在前下方安裝鋼板，并采用拱形墊片及螺母進(jìn)行預(yù)緊，螺母扭矩不得低于 200N·m。

（5）鋼板與頂板固定后，在其中部預(yù)留孔位置分別施工五個(gè)深度為8.0m鉆孔，并依次填裝三支錨固劑（一支MSKC23/40型、兩支MSK23/80型）及預(yù)應(yīng)力鋼絞線，并采用長×寬=0.5×0.5m鋼托板及鎖具進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力不得低于36MPa。

（6）第一塊組合錨索懸板施工完后開始施工第二塊，且相鄰兩塊懸板之間預(yù)留寬度為0.25m間隙，并在間隙處施工三個(gè)卸壓孔，卸壓孔間距為2.0m，深度為5.0m，孔徑為60mm。

（7）為了保證相鄰兩塊懸板具有聯(lián)鎖保護(hù)作用，在相鄰兩塊懸板之間采用長度為0.4m，直徑為30mm圓鋼托架進(jìn)行連接，如圖1所示。

圖1 1011巷斷層破碎帶處組合錨索懸板支護(hù)平面圖

3 應(yīng)用效果

（1）1011巷過F7斷層期間頂板破碎長度為30m，頂板共施工組合錨索懸板20塊，每塊組合錨索懸板成本費(fèi)用為320元，只需3d即可施工完成，共計(jì)需勞動(dòng)及成本費(fèi)用為17000元；而傳統(tǒng)錨網(wǎng)支護(hù)時(shí)，共計(jì)施工150根錨桿、錨索35根、金屬網(wǎng)25卷且需8d方可完成，共計(jì)勞動(dòng)及材料成本費(fèi)用為55000元。由此可見施工組合錨索懸板支護(hù)縮短支護(hù)周期，節(jié)約了材料及勞動(dòng)成本費(fèi)用。

（2）組合錨索懸板支護(hù)時(shí)通過鋼板與組合錨索相配合，從而達(dá)到對(duì)破碎頂板進(jìn)行支撐懸吊作用，單塊組合錨索懸板對(duì)破碎頂板支護(hù)面積達(dá)5.7m2，與傳統(tǒng)錨桿配套鋼帶相比，支護(hù)面積大，且組合錨索采用長度為8.3m預(yù)應(yīng)力鋼絞線，可完全錨固在堅(jiān)硬頂板內(nèi)，支護(hù)效果好。1011巷破碎頂板施工組合錨索懸板后對(duì)頂板進(jìn)行60d觀察發(fā)現(xiàn)，破碎頂板未發(fā)生下沉現(xiàn)象，懸板支護(hù)起到預(yù)期支護(hù)效果。

（3）1011巷破碎頂板處相鄰兩塊組合錨索懸板之間采用一組圓鋼托架進(jìn)行固定連接，加強(qiáng)了錨索懸板之間聯(lián)鎖保護(hù)作用，同時(shí)采用卸壓孔對(duì)頂板進(jìn)行卸壓，有效防止了因頂板壓力集中造成頂板支護(hù)失效、頂板冒頂事故發(fā)生。

4 結(jié)語

1011巷過斷層破碎帶期間頂板支護(hù)優(yōu)化方案，采用組合錨索懸板進(jìn)行破碎頂板的支護(hù)，護(hù)表面積明顯增大，頂板整體性得到強(qiáng)化。實(shí)際應(yīng)用效果表明，采用該支護(hù)措施后提高了破碎區(qū)域頂板的穩(wěn)定性，加快了巷道過破碎帶時(shí)掘進(jìn)速度，保證了巷道施工安全，取得了顯著成效。