摘要：随着社会经济的发展，我国的巷道掘进施工越来越多，针对目前掘进巷道过断层存在的不稳定性问题，文章分析了过断层破碎带巷道掘进支护的设计问题，并提出了优化设计策略，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明，支护工艺设计人员，应在掌握过断层破碎带实际地质条件情况下，采取对应的措施手段来优化掘进巷道的设计技术环境。
关键词：掘进；安全；措施；断层
引言
断层构造不仅会造成巷道掘进受阻，断层形成的破碎带区域还有可能成为水和瓦斯的良好通道，在高瓦斯矿井或者岩层富水区，断层的存在引起的安全隐患更为突出。根据断层存在的特性分析，断层构造在揭露前都会出现一些征兆。在巷道掘进过程中，根据三维地震勘探资料显示或者断层出现征兆，采取合理的安全技术措施，对断层进行探测，依据探测结果实施巷道过断层技术方法和过断层后揭煤，对保证巷道快速掘进、减少煤炭损耗以及消除巷道过断层的安全隐患具有重要意义。
1掘进巷道过断层破碎带的支护设计问题
经对巷道掘进所处的过断层破碎带环境进行分析，发现施工巷道顶板基本无伪顶。直接顶所处的地质环境为深灰色石灰岩，顶部为泥灰岩且质不纯。而基本顶的巷道掘进地质为：黑灰色粉砂岩，并夹细砂岩条带，包含植物碎片与灰色细砂岩等。此地质条件下，一旦掘进施工至土地沟断层，顶板将出现大面积的破碎现象。为此，工程对过断层破碎带采取的巷道掘进方法为传统支护，这就导致作业控制过程将面临以下问题影响：（1）因巷道顶板的施工环境为灰岩与砂岩，所以，在此巷道断层范围内实施爆破会使顶板出现大面积的破碎现象与离层现象。究其原因，单一性的锚杆与锚索支护，难以使顶板的加固处理达到预期稳定效果。（2）巷道掘进施工至土地沟断层环境时，传统锚杆无法为顶板的破碎与局部冒顶现象提供有力支护，降低了工程建设安全稳定性。（3）过土地沟断层的支护施工前，相关人员将巷道改为拱形断面施工，增加了拱顶预留作用的控制难度。即顶板支护完成后，巷道掘进很容易出现支护失效问题。
2过断层施工方法
过断层期间，验收员在巷道两帮提前画好腰线，严格按照腰线坡度进行施工。采取边掘边探的原则，每班对上盘煤层进行探测，掌握断层上盘煤层与巷道的法向距离。过断层期间，当所破岩石为砂质泥岩或泥岩时，使用掘进机截割岩石掘进；当所破岩石为中细砂岩或其他较硬岩石时，巷道采用钻眼爆破方式施工，手镐辅助施工，掘进机出煤、矸，严禁使用掘进机直接截割坚硬岩石。在煤层中采用钻眼爆破法施工时，采用远距离爆破工艺进行施工。
3巷道过断层安全技术措施
3.1作业前施工
作业人员必须对作业地点安全情况进行全面检查，确认安全后，方准作业。当顶板破碎时，一个循环掘进1排，必须坚持“敲帮问顶”制度。敲帮问顶工作由班组长亲自负责，敲帮问顶前，必须将工作面5m范围内的材料、工具等移开，保证后路畅通，作业人员站在永久支护下的安全地点操作。一人用长柄工具（长度不小于2.5m，一头尖一头扁的钢钎）处理顶帮的活矸、活煤；另一人配合监视顶帮，监视人员站在找顶人员的侧面，找顶要由外向里，先顶后帮，严禁多处同时进行，找矸处不准进行其他工作。
3.2瓦斯抽查防治
断层造成的破碎带往往是瓦斯的良好通道，也是矿井瓦斯积聚地，所以，巷道掘进过断层，必须做好瓦斯抽查防治工作，确保巷道掘进和人员安全。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆过断层期间，要保证通风可靠，回风口、工作面瓦斯探头闭锁可靠，对瓦斯变化要实时监测；工作面割煤、更换风筒、切换风机等作业前后，现场跟班队长要向通风调度汇报，通风调度值班人员接报后记录上述作业开始、完成时间、作业内容，并全程关注作业期间瓦斯监测数据变化情况，瓦斯异常升高时必须命令现场立即停止作业，待瓦斯恢复正常后方可继续作业。过断层期间，如果出现响煤炮、巷道片帮、顶板冒落等引起瓦斯异常，必须立即停止作业并向相关业务科室汇报，并做好相关的瓦斯预警处置，如果出现高冒现象，必须及时通知通风队安设导风障来稀释该处瓦斯，防止出现瓦斯积聚。除此之外，巷道过断层应当做好瓦斯防突预测预报和相关技术措施。区域防突措施的预测预报工作如下：（1）掘进面推进到距地质条件变化50m前，由地质部门向相关单位下达地质条件变化通知单；（2）在距地质条件变化30m时，根据现场实际情况施工地质探测孔，进一步探明煤层层位、厚度、倾角变化、地质构造规模和瓦斯情况；（3）巷道推进至地质构造前、后30m时测一次煤层瓦斯参数（含前方10m范围内的钻屑解吸指标K1值、钻屑量指标S值，前方20m处的瓦斯含量W及瓦斯压力P），巷道沿掘进方向布置1个检测点；（4）巷道掘进严格遵循“测十掘八”及检修班施工20m释放孔原则，即工作面至少保留2m预测超前距和7m措施超前距。
3.3钢棚支护
要想保证巷道掘进施工过程能够以安全稳定状态通过断层破碎带，工艺控制人员应在完成永久支护与注浆支护后，对巷道内部进行钢棚的假设，以强化支护稳定效果。这里的钢棚，应由五节棚梁与棚腿组成，其中棚腿的长度应根据工程巷道顶板的高度确定为2.8m。具体的架设作业，应先保证棚腿牢固效果。如，实际架设作业遇到底板松软情况，需通过起底浇筑来提高棚腿支撑设置的稳固性。此过程，相邻棚腿的架设部位，须以均匀对称状态作用，以强化钢棚支护效果。
3.4水害防治措施
断层的存在，不仅可能形成瓦斯的良好通道，还是岩层水的良好通道和储存仓库，当巷道掘进遇见断层很容易发生突水事故，必须对断层导水能力和储水量进行超前探测，提前制定相应的抽排水措施和水害防护措施。根据已有三维地震勘探资料显示，工作面位于奥灰水承压区域，巷道内遇见F36断层正处于水承压区域内，工作面所采3#煤层底板与奥灰水之间有约130m左右的隔水层，没有构成导水通道，一般不会构成底板突水危险，但断层区域范围内含水情况不清楚，需要进一步探测验证。首先按照工作面上部含水层涌水量进行预计，完善现场排水系统；其次采用“物探+钻探”相结合的方法对断层含水情况进行探测验证，如探测过程中钻孔出水异常，必须对来水进行收集，且对水质进行化验，而在掘进过程中发现工作面出现突水预兆或者异常出水，应当立即停止掘进，对水量变化动态要加密观测，取水样化验水质，分析水源、通道，在对有关资料进行综合分析研究的基础上，采取相应的治理措施。
结束语
综上所述，巷道过断层破碎带的掘进支护，应采用以下措施进行设计优化控制：（1）为改善钢带作用单一性现状，设计技术人员应对每根钢带配置单锚杆，并将间距控制在1m左右，以强化永久支护设计效用。（2）对于顶板工作面的不稳定性情况，工艺控制人员先要在距离顶板1.2m的工作面设置一排注浆钻孔，并使钻孔以直线状态作用。同时，还应将每排钻孔、间距以及深度进行合理布置来保证土地沟断层巷道顶板结构的作用稳定性。（3）针对钢棚间距为1.0m，施工至巷道过土沟断层破碎带时容易出现局部破碎问题，工艺设计人员应利用水泥背板填充钢棚顶板间隙。
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论文作者:孙鹏飞,韩磊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/9
标签：巷道论文; 断层论文; 瓦斯论文; 顶板论文; 作业论文; 工作面论文; 地质论文; 《基层建设》2019年第17期论文;