在全煤见顶巷过正断层施工工艺及技术的应用

　　摘  要：介绍了过断层之前的各种预兆，论述了在全煤见顶巷道时过断层的施工工艺及施工技术，以及此种特殊施工工艺在实际现场的应用，并叙述了此项技术创新的经济价值。

　　关键词： 正断层；预兆；施工方法

　　中图分类号：  TD263.4  　　　文献标识码：  A      文章编号：2095-0802-(2012)07-00  -00

　　In Full Coal Peaked Alley Normal Fault of Construction Technology and Technical Application

　　WANG Quan-shi

　　(Coal Meiyukou Coal Mine Engineering Area,  Datong 037041, Shanxi, China)

　　Abstract: This paper introduces a fault of various omens before, and discussed in all the coal roadway peaked a fault of the construction technology and construction technology, and this special construction technology in the actual application, and describes the technology innovation of the economic value.

　　Key words: normal faults omen construction method

　　0引言

　　我煤峪口矿机掘三队施工11#、12#层410盘区81018工作面的4条巷，共计4 018 m，预计有断层共计24个，全部为正断层，最大落差2.5 m，最小落差0.5 m。经过现场施工实践，总结了很多施工工艺及技术，并通过回采观察，其技术基本趋于成熟。

　　1过断层前的各种预兆

　　a) 沿煤层地板掘进时，原下山巷道变为上山巷道，顶煤突然变薄，地板原为岩石变为全煤；b) 顶板发出响声，有“闷墩”声，支护有变形现象，顶板有离层现象，煤质变酥，煤壁片帮增多，范围增大，工作面打眼时省力，掘进机割煤时负荷减小；c) 工作面淋头水增多，而甩在后面的巷道的淋水逐渐减少，该淋水是由采空区积水顺断层裂隙赋存在煤体的裂隙和孔隙之中，掘进及打眼时会从壁面流出；d) 巷道左手或右手出现通体裂缝，掘进机割下的煤块有一道道擦痕，并伴有白石灰粉；e) 由于采空区的甲烷等有害气体会从断层裂隙下泻到工作面，从而造成工作面有害气体气体增多现象[1]。

　　2支护设计

　　该施工施工工艺采用锚杆、锚索、金属网支护。

　　2.1按悬吊作用理论锚杆支护参数的计算

　　锚杆长度L的确定:

　　L=l1+l2+l3，                          (1)

　　式中：l1为锚杆外露长度，130㎜；l2为锚杆有效长度；l3为深入稳定煤体长度。

　　l2=,                           (2)

　　式中：B为巷道跨度，3 000 ㎜；f为普氏岩石坚固性系数，取最小值4；l2==≈375㎜

　　l3按锚固粘结力（πdτcl3）等于杆体屈服或拉断承载力（）而得的公式估算：

　　l3===495㎜ ，                   （3）

　　式中：d为锚杆直径，18㎜；σt为杆体材料的设计抗拉强度，φ18螺纹钢锚杆设计抗拉强度为550 MPa;τc为锚杆与树脂药的粘结强度，螺纹钢取5.0 MPa。

　　锚杆长度：L=l1+l2+l3=130+375+495=1 000 ㎜。

　　所以锚杆采用长度2 000 mm能够满足使用要求。

　　2.2按锚杆杆体承载力与等抗拉拔力强度原则确定锚杆直径d

　　锚杆锚固力Q等于锚杆杆体承载力P，P=，由P=Q得：

　　，                     （4）

　　式中：Q为按我矿现场抗拉拔力试验数据取8 t相当于78 400 N；      Σt为锚杆杆体材料的设计抗拉强度，按普通低碳钢抗拉强度取值420 MPa。

　　所以锚杆直径选择为18㎜，大于15.4㎜可满足支护需要。

　　2.3锚杆排间距

　　根据每根锚杆悬吊岩石载荷大小确定锚杆间距（a）与排距（b）（通常a=b），及锚杆悬吊岩石载荷（G=a2l2γ）等于锚杆的锚固力（Q）。在考虑安全系数（K）的情况下

　　a=0.028d，                （5）

　　式中：a为锚杆间距，m；K为锚杆安全系数，一般取K=1.5～1.8，取最大值1.8；γ为岩石容重，kN/m3。由于悬吊的是11,12#层煤顶板，取25。

　　l2为锚杆有效长度：2-0.13-0.495=1.375 m。

　　a=0.028×18= 1.31 m

　　为防止顶煤出现裂隙，故将锚杆排间距设计为1 000㎜×1 000㎜，能满足支护要求。

　　为保证安全并经以上技术计算，采用锚杆直径20 mm,长2 000 mm；锚索直径17.8 mm,长5 000 mm[2]。

　　3施工方法：

　　3.1要提前加强断层往后16 m范围的支护强度，具体方法。

　　3.1.1减少互帮的间排距，并且互帮紧跟工作面并挂网

　　当掘到断层前，由于煤壁变酥且顶板压力增大造成巷道两帮逐渐移近，如果不增强支护，变形的不到控制，继续发展下去就会造成片帮。片帮后，新暴露出来的两帮会继续向巷道中间挤出，即继续片帮，巷道压力会急速增加，片帮严重时，增加了巷道空顶面积，顶板离层量加大，顶板极易跨落。

　　3.1.2增加顶锚栓、锚索的数量

　　通过现场实践，施工锚栓、锚索控制顶板的离层及其有效，增加锚索的数量可减少围岩的变形量。

　　3.2过断时具体做法。

　　甩皮带输送机管架8套，拆皮带50 m，用机组将滑道顶后24 m，同时张紧皮带，按100‰的坡度向下起底，直到断层处，再沿断层岩石顶板向前掘进。

　　4经济效益

　　a)不用爆破施工，可增加过断层安全系数;b) 提前2天完成任务，按每天3班，每班12人，每工120元计算，可节约资金：2×3×12×120=8 640元

　　参考文献:

　　[1] 翁家杰.井巷特殊施工[M].北京：煤炭工业出版社，1990.

　　[2] 何满潮.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京:中国矿业大学出版社,1999.

　　(责任编辑：张  楠)

　　王权仕，男，1973年09月出生，山西省应县人，2012年毕业于中国矿大采矿工程专业，现就职于大同煤矿集团公司煤峪口矿工程区区,现职称：助理工程师。