(同煤集團煤峪口礦，山西 大同037041)

0 引言

隨著我國經濟高速發(fā)展，能源需求量也在不斷擴大。雖然我國煤炭能源儲存量比較豐富，但是由于各種外在因素給煤礦生產帶來了不少阻力。例如在煤礦巷道掘進過程中，常常遇到地質煤巖斷層帶，使得煤礦巷道掘進工程效率降低。本文就某煤礦掘進巷道過斷層帶工程，設計運用一種人工假頂技術對破碎頂板進行控制，提高了破碎頂板的穩(wěn)定性，提高了工程建設的效率，保障了煤礦安全生產。

1 煤礦井下斷層的成因及影響

1.1 斷層的成因

斷層通常是指煤巖層在地質結構應力的作用下發(fā)生斷裂并且出現(xiàn)滑移的一種地質現(xiàn)象。由于地殼結構的位移，造成煤巖地質層受到拉伸或者擠壓，當煤巖所受的壓應力或者拉應力超過其自身所承受的抗壓或抗拉強度，地質煤巖層就會沿著應力方向出現(xiàn)斷裂，隨著所受應力的不斷增大，斷裂的兩個部分就會發(fā)生相對位移，也就形成了斷層。

1.2 斷層的影響

在地質斷層帶附近往往容易出現(xiàn)頂板事故、透水事故、瓦斯事故等，尤其易出現(xiàn)頂板事故。因此較大的斷層一般作為井田邊界或是采區(qū)的邊界，采區(qū)內的斷層落差一般不大，但是對掘進巷道工程建設影響非常嚴重。通過大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，無論多大的斷層，都會出現(xiàn)煤巖破碎、冒落的現(xiàn)象，對工程建設的安全性和高效性帶來嚴重影響。

2 工程概括

某煤礦21010 巷位于14＃煤層410盤區(qū)，北部為81008工作面（已采空），南部為81012 工作面（已采空），西部為410 盤區(qū)皮帶巷、軌道巷、回風巷，東部為隔礦界煤柱，上覆11-12＃ 層81010工作面及上覆3＃ 層81012、81014、81016 工作面全部開采結束。巷道頂板為淺灰色粉砂巖與細砂巖互層，厚度為2.20-6.45 m，平均3.96 m。當掘進到650 m時，揭露一條正斷層F9，斷層落差1.5 m，傾角為55°。由于落差較大，巷道過F9 斷層帶時，頂板出現(xiàn)大面積破碎且伴有局部冒頂現(xiàn)象，位于700 m 段冒頂最為嚴重，冒頂高度達1.6 m，冒頂長度為3.2 m，冒頂區(qū)域成半球形，對冒頂區(qū)域采用傳統(tǒng)的錨桿、錨索支護施工難度大，支護效果也不理想，容易引發(fā)安全事故。通過技術人員研究，決定采用人工假頂?shù)姆椒ㄟM行維護控制。

3 施工工藝方案

3.1 人工假頂施工

(1) 對于該煤礦14＃ 層410 盤區(qū)21010 巷頂板破碎冒頂區(qū)域，人工假頂主要是由施工錨索吊棚、架設半圓木柱、注漿等工序組成。施工前確定施工地點頂板安全，并將施工材料預先整齊碼放在施工地點附近，以備施工。

(2)首先進行施工的是錨索吊棚。每架錨索吊棚由三根長度為6 m，Φ21.6 mm 預緊力的鋼絞線和一根長4.2 m的11＃ 工字鋼組成。同時要在11＃ 工字鋼上焊制孔距為1.8 m，Φ24 mm的圓孔。

(3)第一架錨索吊棚施工需在該礦21010 巷冒頂區(qū)域進向距1.0 m 處，采用錨索鉆機在施工巷道頂板進行鉆孔工序，孔深度為5.6 m，鉆孔結束后在孔內填裝一支MSK23/35型和兩支MSKC23/60型錨固劑，接著將錨索塞入鉆孔，并采用錨索鉆機進行錨固，錨索錨固外露段控制在0.5 m 左右。

(4)錨索錨固后，吊掛11＃ 工字鋼梁，鋼梁與錨索之間通過鋼托板以及鎖具進行固定，鋼梁固定后保持與頂板預留間隙0.2 m。

(5)第一架錨索吊棚施工工藝完成后，采取與第一架相同的工藝進行第二架、第三架施工，依次類推直至渡過冒頂安全區(qū)域1.0 m 后，停止錨索吊棚的施工，每架吊棚間間距為1.0 m。本次施工設計一共施工7 架錨索吊棚。

(6)為了防止注漿時出現(xiàn)漏漿，在錨索吊棚上方依次鋪設金屬網、風帶、道木、半圓木，道木長為2.5 m，半圓木長度4.2 m，Φ0.3 m。為了確保人工假頂?shù)姆€(wěn)定性，本次設計將金屬網與吊棚之間采用8＃鉛絲進行捆綁固定。

(7)第一層道木鋪設完成后，在該層道木上方鋪設半圓木工序，半圓木應垂直道木布置，半圓木間的間距為0.6 m，形成井字布置，半圓木與道木同樣也采用鉛絲進行捆綁緊固，半圓木鋪設完成后再鋪設道木，依次類推，直至接觸到冒頂區(qū)域頂板為止。

(8)所有道木和半圓木鋪設完畢后，MQ22 氣動錨索拉緊器對錨索吊棚進行預緊。

3.2 注漿施工

為了進一步提高冒頂區(qū)域煤巖的穩(wěn)固性，同時防止人工假頂區(qū)域出現(xiàn)瓦斯聚集現(xiàn)象，經作業(yè)技術人員研究，決定對人工假頂區(qū)域進行注漿填充作業(yè)。

首先對冒頂區(qū)邊緣1m 處施工5個注漿鉆孔，鉆孔直徑Φ42 mm，深度5 m。然后采用高壓注漿泵向鉆孔內注射馬麗散粘劑，直至發(fā)現(xiàn)鉆孔附近煤體出現(xiàn)漿液滲透時，立即停止注漿并封口。待注漿2小時后，采用專用氣動注漿泵向假頂間隙注射膨脹劑。

3.3 架棚施工

為了提高人工假頂?shù)姆€(wěn)定性，對人工假頂下方架設U29 可伸縮支架棚或者矩形棚進行二次支護。本次設計采用矩形棚。該矩形工字鋼棚主要由兩節(jié)棚腿梁及底座，一節(jié)頂梁組成。棚腿長度2.8 m，頂梁長4.0 m，架設間距為1.0 m。頂梁與兩節(jié)棚腿進行卡攬固定并緊固，同時相鄰兩節(jié)棚腿采用拉桿固定。經工作技術人員研究，為了確保鋼梁棚與人工假頂接觸更加嚴密，對鋼棚頂梁與該人工假頂縱梁之間的間隙用水泥背板填塞。

4 應用效果分析

某煤礦在掘進巷道遇到斷層帶時，通過人工假頂工藝施工后，經過3個月的觀察記錄，第一個月由于受到采動壓力和重力的影響，巷道頂板出現(xiàn)一定的塑型變形，注漿區(qū)域壓力穩(wěn)定，人工假頂區(qū)域出現(xiàn)變形現(xiàn)象，最大下沉量達0.15 m，后兩個月頂板壓力得到平衡未發(fā)生形變現(xiàn)象。馬麗散對高冒邊緣破碎巖體進行粘合，提高了巖體整體穩(wěn)定性，有效地防止了高冒區(qū)域的擴大。由于膨脹劑的填充，不但提高了人工假頂對冒頂?shù)捻敯逯ёo，還有效地解決了冒落區(qū)形成的窩風區(qū)，降低了瓦斯聚集。

5 結束語

該煤礦410 盤區(qū)21010 巷在掘進巷道遇到斷層帶進行人工假頂工藝施工，有效地解決了頂板破碎，冒頂大，支護困難等一系列問題。提高了頂板的穩(wěn)定性，保障了煤礦掘進生產的安全性以及工程建設的高效性，后期經過3個月的觀察未發(fā)現(xiàn)異常，取得了較好的效果。