李澤奎

（霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033100）

1 工程概述

店坪煤礦2112巷位于830水平二采區(qū)南翼，施工巷道東與830南翼皮帶巷相通，西至井田邊界，南為實(shí)煤區(qū)，北與5-209回采面相鄰（正在回采），如圖1所示。

圖1 店坪煤礦二采區(qū)2112巷平面布置示意圖

2112巷掘進(jìn)煤層為5#層，煤層平均厚度為3.0m。2112巷頂板存在偽頂，平均厚度為0.2m，主要以炭質(zhì)泥巖為主，隨采隨落；直接頂主要以砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度為2.6m，易破碎；基本頂主要以砂巖為主，平均厚度為5.2m，如表1所示。2112巷為矩形斷面，斷面規(guī)格為寬×高=4.8m×3.0m，巷道掘進(jìn)期間采用錨（索）網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，頂板錨桿長(zhǎng)度為2.0m，Φ20mm；錨索長(zhǎng)度為6.2m，Φ18.9mm，如圖2所示。

表1 2112巷煤層頂?shù)装鍘r性情況

根據(jù)店坪礦地測(cè)科提供地質(zhì)資料顯示，2112工作面掘進(jìn)至210m處將揭露一條逆斷層，斷層落差為2.4m，傾角為45°，當(dāng)施工巷道掘進(jìn)至170m處進(jìn)入斷層破碎帶區(qū)，由于巷道施工前期管理措施不到位，施工巷道進(jìn)入斷層破碎區(qū)時(shí)未及時(shí)采取合理的施工方法及支護(hù)措施，造成2112巷在170～190m段頂板出現(xiàn)局部冒頂現(xiàn)象，加大了支護(hù)難度，對(duì)此店坪煤礦為保證2112巷能夠安全順利過斷層破碎帶，決定對(duì)巷道在掘進(jìn)期間采取合理有效的安全技術(shù)措施。

圖2 2112巷支護(hù)斷面示意圖 （單位：mm）

2 掘進(jìn)施工工藝安全管理

2.1 原施工工藝存在的問題

2112巷在前期采用全斷面爆破施工工藝，工作面一次性爆破炮眼數(shù)量為42個(gè)，其中掏槽眼為6個(gè)，輔助眼為12個(gè)，周邊眼為24個(gè)，掏槽眼深度為1.8m，夾角為75°；輔助眼和周邊眼深度為1.6m，與工作面夾角為90°，具體如表2所示。

表2 原施工工藝爆破參數(shù)

根據(jù)表2可知2112巷原施工工藝中全斷面一次性爆破填裝炸藥量達(dá)40kg，爆破強(qiáng)度大，2112巷過斷層破碎帶時(shí)在爆破震動(dòng)、采動(dòng)壓力、構(gòu)造應(yīng)力作用下，頂板會(huì)出現(xiàn)大面積破碎、離層、冒頂現(xiàn)象，很容易發(fā)生頂板大面積垮落事故。

2.2 施工工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

店坪煤礦決定對(duì)2112巷在過斷層破碎帶時(shí)采用分層松動(dòng)爆破施工工藝，具體施工方法如下：

（1）當(dāng)2112巷掘進(jìn)至190m段時(shí)停止全斷面爆破施工改為分層松動(dòng)爆破施工，由于2112巷道高度為3.0m，為便于施工人員爆破作業(yè)，以施工巷道底板往上2.0m處水平線作為分層界線，即巷道上分層斷面高度為1.0m，下分層斷面高度為2.0m。

（2）首先在巷道下分層斷面施工爆破孔，共計(jì)布置12個(gè)松動(dòng)炮孔，炮孔深度為1.0m，每一個(gè)炮孔裝藥量為300g，炮孔間采用串聯(lián)聯(lián)接方式，每次爆破3～5個(gè)炮孔。

（3）當(dāng)施工巷道下分層爆破施工后在爆破震動(dòng)的作用下，上分層煤層出現(xiàn)塌落，若頂板塌落不完全時(shí)采用風(fēng)鎬或手鎬進(jìn)行人工修頂，直至頂板平整。

（4）分層松動(dòng)爆破施工工藝完成后及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行永久支護(hù)，待支護(hù)完成且工作面煤矸石清理干凈后進(jìn)行下一個(gè)松動(dòng)爆破工藝循環(huán)，直至工作面安全順利過斷層破碎區(qū)。

3 支護(hù)工藝安全管理

2112巷過斷層破碎帶期間采用傳統(tǒng)的錨（索）支護(hù)時(shí)頂板經(jīng)常出現(xiàn)支護(hù)錨桿失效、支護(hù)折斷等現(xiàn)象，不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。對(duì)此店坪煤礦提出了采用錨索梁加強(qiáng)破碎帶頂板維護(hù)，具體施工方法如下：

（1）每架錨索梁主要由一根長(zhǎng)度為4.0m（11#）工字鋼和三根長(zhǎng)度為8.3m鋼絞線組成，鋼梁上布置三個(gè)圓孔，圓孔Φ22mm，孔間距為1.8m，如圖3所示。

（2）首先在2112巷破碎頂板處施工三根錨索，錨索錨固穩(wěn)定后在其下方人工上梁并采用鎖具將其與頂板接觸嚴(yán)實(shí)。錨索梁垂直施工巷道頂板布置。

（3）錨索梁間距為1.0m，若巷道頂板出現(xiàn)漏頂造成錨索梁與頂板接觸不嚴(yán)實(shí)時(shí)，在錨索梁與頂板漏頂區(qū)域架設(shè)半圓木施工人工假頂，確保頂板穩(wěn)定。

（4）為防止頂板壓力加大造成錨索梁變形失效，當(dāng)相鄰三架錨索梁施工完后在錨索梁兩端各施工一架短錨索梁，短錨索梁長(zhǎng)度為2.5m，每架梁采用兩根長(zhǎng)度為3.5m錨索將其與頂板固定，短錨索梁與2112巷平行布置。

（5）2112巷在過斷層破碎帶期間每班安排專人對(duì)錨索梁變形情況進(jìn)行觀察，若出現(xiàn)錨索梁變形嚴(yán)重、錨索錨固失效時(shí)必須及時(shí)補(bǔ)打支護(hù)。

（6）2112巷過斷層破碎帶5m后停止施工錨索梁，在施工錨索梁期間永久支護(hù)必須及時(shí)補(bǔ)打到位，嚴(yán)禁存在空頂作業(yè)。

圖3 2112巷過斷層破碎帶期間錨索梁施工平面圖

4 應(yīng)用效果分析

（1）實(shí)踐證明2112巷在過斷層破碎帶期間采用分層松動(dòng)爆破施工工藝后，基本解決了因全斷面一次爆破時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)造成頂板垮落的難題，提高了巷道掘進(jìn)效率。

（2）采用架設(shè)錨索梁對(duì)斷層破碎帶頂板進(jìn)行維護(hù)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)永久支護(hù)的不足，提高了巷道頂板穩(wěn)定性，有效阻止了破碎帶頂板在各種應(yīng)力作用下發(fā)生的變形現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

店坪煤礦2112巷在過斷層破碎帶期間通過采取合理有效的安全管理技術(shù)措施后，施工巷道在斷層破碎區(qū)掘進(jìn)時(shí)平均日進(jìn)度達(dá)3.0m，預(yù)計(jì)10d內(nèi)即可順利過斷層破碎帶，大大提高了施工巷道過斷期間掘進(jìn)效率及破碎頂板穩(wěn)定性，取得了顯著的安全效益、經(jīng)濟(jì)效益。