席敦剛，賈秀春，閆春來

（山東省兗州市大統(tǒng)礦業(yè)有限公司，山東 兗州 273155）

1 概述

山東省兗州市大統(tǒng)礦業(yè)有限公司楊莊煤礦現(xiàn)在主采3煤，3煤層1997-2005年進(jìn)行開采，由于受當(dāng)時(shí)設(shè)備和技術(shù)的限制，僅回采一分層2.2 m，遺留大量殘煤，且大規(guī)模范圍內(nèi)頂板破碎。為了有效緩解資源枯竭帶來的難題，決定對九采區(qū)剩余煤炭資源進(jìn)行復(fù)采。

93091軌道順槽開門口往里約341 m、從停掘位置按大于煤層線角度2°～5°下山施工至揭露9309下順槽末段，按照底煤不大于0.5 m留底掘進(jìn)，直至揭露F63斷層。F63斷層位于開門口往里432 m，為正斷層，落差為10 m，傾角45°，如圖1所示。

圖1 93091軌道順槽預(yù)測平面圖

掘進(jìn)工作面過老巷及斷層期間存在頂板管理困難、通防及水文地質(zhì)情況不明等難題，通過加強(qiáng)頂板管理、超前鉆探等措施有效的保證了掘進(jìn)工作面過老巷及斷層期間的安全生產(chǎn)。

2 掘進(jìn)工作面過老巷及斷層期間安全技術(shù)研究

2.1 掘進(jìn)工作面過老巷頂板安全技術(shù)管理

1）93091軌道順槽施工期間，通過9309下順槽前、后10 m范圍加強(qiáng)支護(hù)，頂部錨桿采用螺紋鋼φ16 mm×2 000 mm，錨桿間排距為700 mm×700 mm，誤差±100 mm。幫部錨桿采用φ16 mm×1 500 mm螺紋鋼，錨桿間距700 mm，誤差±100 mm。錨桿錨固力、錨固長度、錨桿的預(yù)緊力矩及幫部錨桿排距同主巷道。巷中打設(shè)一排錨索，右?guī)兔褐∮?.5 m時(shí)，在右?guī)涂拷绺C增加一排錨索，通過老巷后肩窩處錨索不再打設(shè)，錨索間距每3排錨桿打設(shè)1根，錨索距迎頭的距離不得超過6 m，頂板破碎嚴(yán)重時(shí)緊跟迎頭。

2）若兩幫及頂板煤體較軟、片幫嚴(yán)重時(shí)，幫部錨桿使用2.0 m長錨桿，頂幫采用規(guī)格15 cm×15 cm（±10 mm）托盤或鋼筋梯子；幫部最下面一排錨桿滯后迎頭距離不大于1個錨桿間排距。

3）掘進(jìn)過程中如頂板完整性較差時(shí)，需對巷道加強(qiáng)支護(hù)。頂板重皮、破碎、有軟弱層時(shí)，頂板打設(shè)雙排錨索，錨索排距1.5 m，從巷中向兩側(cè)對稱布置（誤差±100 mm），錨索間距每3排錨桿打設(shè)1根，錨索距迎頭的距離不得超過6 m，頂板破碎嚴(yán)重時(shí)緊跟迎頭。頂部使用錨桿+鋼帶或錨桿+鋼筋梯子加強(qiáng)支護(hù)。加強(qiáng)支護(hù)延伸至正常區(qū)段不小于3 m。

4）93091軌道順槽揭露9309下順槽后，右側(cè)幫部（9309下順槽頂板）出現(xiàn)小面積懸空時(shí)，為防止右側(cè)幫部冒落，沿右側(cè)幫部懸空邊緣，使用左旋無縱筋全螺紋鋼Ф16 mm×1 500 mm斜向上方向打設(shè)一排錨桿。

5）現(xiàn)93091軌道順槽接近9309下順槽揭露位置，掘進(jìn)期間兩巷道之間煤柱逐漸變窄，打設(shè)錨桿時(shí)根據(jù)煤柱實(shí)際厚度選擇相應(yīng)長度短錨桿進(jìn)行支護(hù)，當(dāng)錨桿長度小于1 000 mm時(shí)，對錨桿全長錨固。錨桿預(yù)緊力矩能達(dá)到60 kN·m時(shí)必須達(dá)到60 kN·m，其他情況，以上緊錨桿托盤為準(zhǔn)。也可使用長度合適的對拉錨桿支護(hù)煤柱。煤柱小于0.5 m無法打設(shè)錨桿時(shí)，需在二運(yùn)后靠幫支設(shè)帶帽點(diǎn)柱，柱距1m±0.2 m。初撐力不低于7 MPa。

2.2 掘進(jìn)工作面過老巷通防安全技術(shù)管理

1）揭露老巷施工必須執(zhí)行先探后掘制度。按要求打設(shè)探眼，邊探邊掘，探孔不用時(shí)使用黃泥封堵嚴(yán)實(shí)。因小夾角揭露，探眼在迎頭垂直巷幫打設(shè)。

2）探眼打透老巷后，由瓦檢員檢測老巷內(nèi)的氣體情況，檢測指標(biāo)主要包括：CH4、CO2、O2、CO。因低氧高氮環(huán)境會使光瓦檢測數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差，如老巷內(nèi)O2濃度低于18%時(shí)，CH4數(shù)據(jù)以便攜儀檢測為準(zhǔn)，在確認(rèn)老巷內(nèi)甲烷濃度不超過1%時(shí)方可繼續(xù)施工，如甲烷濃度超過1%，則另行制定措施揭露老巷。

3）93091軌道順槽施工至距揭露老巷小于0.5m煤柱（幫部探眼為準(zhǔn)）時(shí)停止掘進(jìn)，先揭露老巷再向前掘進(jìn)。為防止貫透老巷后大量低氧高氮?dú)怏w突然涌出，嚴(yán)禁一次性大面積貫透老巷，必須采取先施工小孔洞，然后逐漸擴(kuò)刷的方式貫透老巷。

4）揭露老巷后，利用檢定杖長膠管檢測老巷內(nèi)的氣體情況，如甲烷濃度不超1%時(shí)，接短節(jié)甩到老巷內(nèi)排放老巷內(nèi)氣體，施工時(shí)將風(fēng)筒對錯連接，控制送如風(fēng)量，要利用便攜儀隨時(shí)檢測迎頭及回風(fēng)流的氣體情況，有害氣體超《規(guī)程》規(guī)定或氧氣濃度低于18 %時(shí)，必須減小送風(fēng)量。當(dāng)檢測老巷內(nèi)回風(fēng)流中各種氣體濃度符合規(guī)定，且穩(wěn)定30 min無變化，方可撤出風(fēng)筒，恢復(fù)正常掘進(jìn)。

5）老巷完全揭露后，在揭露點(diǎn)以外5～6 m處打設(shè)全封閉金屬網(wǎng)柵欄，并揭示警標(biāo)嚴(yán)禁入內(nèi)，懸掛瓦斯檢查牌板，現(xiàn)場瓦檢員每班至少檢測一次柵欄處的氣體情況。如揭露點(diǎn)以外巷道失修，必須先維修加固巷道，維修巷道距離要根據(jù)揭露點(diǎn)小三角情況，以小三角煤柱能保留住為準(zhǔn)，向外維修不得小于6 m，以便下一步封閉。

6）如揭露點(diǎn)以外巷道基本完好能夠維修時(shí)，巷道維修完畢下一步施工永久密閉封閉盲巷。

7）如揭露點(diǎn)以外巷道片帽嚴(yán)重不能維修時(shí)，在揭露點(diǎn)施工隔離墻掛網(wǎng)噴漿封閉。隔離墻采用袋裝碎煤或碎矸碼放而成，厚度不得低于1.5 m，兩側(cè)掛金屬網(wǎng)并與幫頂固定，兩幫及頂板固定點(diǎn)均不得少于3處，防止隔離墻歪倒。噴漿范圍：隔離墻及以外的巷道幫頂，軌道順槽內(nèi)小三角及以外5 m范圍內(nèi)的巷幫、巷頂1.5 m全部噴漿，噴漿厚度必須覆蓋金屬網(wǎng)。

2.3 掘進(jìn)工作面過老巷防治水安全技術(shù)管理

由于巷道前方為未開采區(qū)域，地質(zhì)資料不詳，預(yù)掘范圍內(nèi)仍可能發(fā)育其它地質(zhì)構(gòu)造，揭露9309下順槽老巷末段前需加強(qiáng)積水及有害氣體監(jiān)測，在迎頭及右?guī)兔? m施工一組探眼。迎臉探眼布置在巷中頂板下2.0 m位置，長度7 m；右?guī)吞窖鄄贾迷谟壹绺C頂板下2.0 m位置，與右?guī)蛫A角約20°，長度7 m（可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際適當(dāng)調(diào)整），探眼順向下扎布置。93091軌道順槽通過老巷后，右側(cè)肩窩側(cè)鉆孔不再施工。超前探孔施工要求改變時(shí)，以地測科通知為準(zhǔn)。探放水前必須保證排水泵（風(fēng)泵或電泵）完好，若探孔與老巷貫透后無水流出，施工完畢探孔后及時(shí)使用黃泥封堵探孔。鉆探期間，由瓦檢員每班巡檢，檢測現(xiàn)場氣體變化情況，如有異常，及時(shí)匯報(bào)。

2.4 掘進(jìn)工作面過老巷維修安全管理

1）維修前對老巷支護(hù)情況進(jìn)行檢查，并對貫通點(diǎn)老巷底板進(jìn)行清理。維修時(shí)按由外向里、由巷中往兩側(cè)的順序進(jìn)行。安排1名有經(jīng)驗(yàn)的人員專門負(fù)責(zé)觀察頂板，檢查巷道的支護(hù)情況，并攜帶長把工具，嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，發(fā)現(xiàn)不安全情況及時(shí)處理。

2）對頂幫墜網(wǎng)較嚴(yán)重的，先解開網(wǎng)子放掉墜煤；一次性解開網(wǎng)子放煤的面積不要太大，一般不要超過1個錨桿的間排距，夠一排錨桿及時(shí)打一排錨桿掛網(wǎng)。剪除墜網(wǎng)和銹蝕的金屬網(wǎng)后必須認(rèn)真敲幫問頂后，確認(rèn)安全后，再進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)。

3）維修時(shí)先將頂幫墜網(wǎng)嚴(yán)重的煤找掉，確實(shí)找不掉的可不再找，防止找頂、找?guī)秃舐╉敿捌瑤头秶鷶U(kuò)大。對墜網(wǎng)比較明顯或因放掉碎煤后造成原錨桿支護(hù)失效的部位重新錨網(wǎng)，上緊托盤，貼緊煤巖面，金屬網(wǎng)必須張緊，原支護(hù)錨桿影響施工時(shí)及時(shí)處理或鋸掉。

4）維修時(shí)支設(shè)好帶帽點(diǎn)柱臨時(shí)支護(hù)，點(diǎn)柱初撐力不小于4 MPa，柱帽應(yīng)順向布置，以不影響打設(shè)錨桿為準(zhǔn)，單體支柱之間距離0.8～1.2 m。帶帽點(diǎn)柱的柱帽規(guī)格：長度不小于0.6 m；寬、厚不小于0.1 m。若頂板破碎等冒落超高呈不規(guī)則形狀，不便于按上述要求打設(shè)帶帽點(diǎn)柱時(shí)，帶帽點(diǎn)柱的間距、角度等應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件打設(shè)，臨時(shí)支護(hù)必須達(dá)到支護(hù)有效。單體支柱做臨時(shí)支護(hù)時(shí)柱子距離最前排錨桿不超過1排錨桿間排距，柱帽最前端距離迎頭距離不得超過1個錨桿間排距。

5）迎頭打設(shè)單體支柱前先敲幫問頂處理掉頂部及兩幫的危巖懸矸（煤），為減小空頂時(shí)間利用水壓先從巷道的一側(cè)支設(shè)單棵支柱，然后再逐步打設(shè)另一側(cè)；打設(shè)完一排后再打設(shè)下一排，根據(jù)現(xiàn)場處理矸（煤）的距離逐步往前挪移。

6）維修時(shí)頂部（或拱基線上）和幫部錨桿選用φ16 mm×1 500 mm的左旋無縱筋螺紋錨桿；維修時(shí)在老巷頂部約中間位置打設(shè)1根錨桿，然后向兩側(cè)打設(shè)其他錨桿，錨桿間排距900 mm×900 mm，誤差±100 mm，最下一排錨桿距底板不超1個錨桿間排距（以實(shí)際底板為準(zhǔn)）。打設(shè)錨桿時(shí)與原錨桿盡量錯開，具體位置可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整；頂、幫部錨固長度均不少于700 mm，錨桿外露長度10～50 mm，錨固力60 kN；預(yù)緊力矩煤層內(nèi)不小于60 N·m，巖層內(nèi)不小于120 N·m。

7）維修掛網(wǎng)采用10號鐵絲加工菱形金屬編織網(wǎng)。金屬編織網(wǎng)規(guī)格為：長×寬=2 000×1 000 mm，網(wǎng)格為：長×寬=70 mm×70 mm，正常情況下編織網(wǎng)之間連接方式采用直接對接，對接時(shí)可利用邊緣的鐵絲端頭相互扭結(jié)進(jìn)行連接。

2.5 掘進(jìn)工作面過斷層安全技術(shù)管理

1）受斷層影響提前約10 m位置，有煤體破碎或松軟現(xiàn)象時(shí)即開始加強(qiáng)支護(hù)，通過后加強(qiáng)支護(hù)延至正常區(qū)段不少于10 m，F(xiàn)63斷層水文地質(zhì)條件不明，93091軌道順槽施工期間施工坡度可根據(jù)現(xiàn)場底煤厚度、煤層傾角及探測實(shí)際情況調(diào)整，穿過斷層后再逐步沿頂施工。

2）93091軌順過F63斷層受斷層影響，提前15 m開始加強(qiáng)支護(hù)，通過后加強(qiáng)支護(hù)延至正常區(qū)段不少于15 m。頂、幫部錨桿加密，頂部錨桿采用左旋無縱筋全螺紋鋼φ16 mm×2 000 mm，錨桿間排距為700 mm×700 mm，誤差±100 mm。幫部錨桿采用左旋無縱筋全螺紋鋼φ16 mm×1 500 mm，錨桿間距為700 mm，誤差±100 mm。錨桿錨固力、錨固長度、錨桿的預(yù)緊力矩及幫部錨桿排距同主巷道，巷中打設(shè)雙排錨索，錨索排距1.5 m，從巷中向兩側(cè)對稱布置（誤差±100 mm），錨索間距每3排錨桿打設(shè)1根，錨索距迎頭的距離不得超過6 m，頂板破碎嚴(yán)重時(shí)緊跟迎頭。

3）若兩幫及頂板煤體較軟、片幫嚴(yán)重時(shí)，幫部使用2.0 m長錨桿，頂幫采用規(guī)格15 cm×15 cm（±10 mm）托盤或使用錨桿+鋼帶或錨桿+鋼筋梯子加強(qiáng)支護(hù)；幫部最下面一排錨桿滯后迎頭距離不大于1個錨桿間排距。錨索緊跟迎頭。

4）如頂板較硬，破巖困難時(shí)，可將巖層面錨網(wǎng)支護(hù)，后退綜掘機(jī)臥底下扎吃底掘進(jìn)，減小吃頂厚度。臥底段巷高以臥底后實(shí)際為準(zhǔn)。局部巷道高度較高時(shí)順平底板圓滑過渡即可。臥底后可在綜掘機(jī)二運(yùn)后對裸幫超高段補(bǔ)打錨桿，臥底補(bǔ)打錨桿區(qū)域裸幫高度不超過一排錨桿間排距。

5）93091軌道順槽過F63斷層期間，過斷層前后15 m必須采取錨網(wǎng)后套棚的方式加強(qiáng)支護(hù)，套棚時(shí)棚梁及棚腿采用12號工字鋼，斷面為距形，棚梁長為約3.9 m，棚腿長約3.5 m。頂部背板5～6塊；幫部背板4塊，上面的背板（以背板上邊沿為準(zhǔn)）距棚梁下平面400～600 mm；下面第二塊（以背板上邊沿為準(zhǔn)）距上面一塊（以背板下邊沿為準(zhǔn)）800～1 000 mm；下面第三塊（以背板上邊沿為準(zhǔn)）距上面一塊（以背板下邊沿為準(zhǔn)）800～1000 mm；下面第四塊（以背板上邊沿為準(zhǔn)）距上面一塊（以背板下邊沿為準(zhǔn)）800～1 000 mm。棚間距700 mm（中-中），誤差±100 mm。為了確保鋼棚的穩(wěn)定性，采用左旋無縱肋螺紋鋼φ16 mm的錨桿配合夾板固定，錨桿長度為1 500 mm，錨固長度不少于700 mm，錨桿外露長度以滿足固定要求為準(zhǔn)。每個棚腿使用2組專用夾板，位于棚腿的中上部和中下部，并使用木料接實(shí)。架棚時(shí)，先固定棚腿，然后上棚梁，上梁時(shí)人員注意手腳。

6）套棚時(shí)，先正常錨網(wǎng)支護(hù)，然后架設(shè)工字鋼棚（鋼棚可根據(jù)錨網(wǎng)支護(hù)情況在綜掘機(jī)后架設(shè)或跟迎頭錨網(wǎng)架設(shè)）。如頂幫煤體破碎嚴(yán)重，錨網(wǎng)支護(hù)不可靠時(shí)，需先架棚支護(hù)后，再在兩鋼棚之間打設(shè)頂部及幫部錨桿。

7）所架棚子必須做到梁平、且與巷道中心線垂直并有與巷道坡度相適應(yīng)的迎山角，一般每6°～8°迎山1°，以保證棚子支護(hù)有力；棚腿與棚腿間必須使用拉桿，每架棚安設(shè)6根拉桿，在棚腿兩側(cè)安設(shè)4根，一側(cè)2根，頂梁兩側(cè)分別安設(shè)1根，拉桿必須達(dá)到牢固可靠，同一位置的拉桿必須打成一條直線（變坡點(diǎn)或巷道底板起伏較大時(shí)除外），拉桿可使用卡爪固定；棚梁端頭必須用木剎與兩幫剎實(shí)，梁與頂、腿與幫間用木剎、背板背實(shí)。

圖2 93091軌道順槽復(fù)棚斷面圖

3 效果分析及總結(jié)

掘進(jìn)工作面過老巷及斷層期間均為礦井安全管理的重點(diǎn)，如何加強(qiáng)頂板管理、通防與水災(zāi)的提前預(yù)防預(yù)測成為關(guān)鍵，通過加強(qiáng)支護(hù)等措施有效的保證了工作面過斷層及老巷期間的頂板安全。超前鉆探、提高支護(hù)強(qiáng)度等措施有效的保證了掘進(jìn)工作面過老巷及斷層期間的安全，未出現(xiàn)通防及水災(zāi)事故。