淮北矿业童亭煤矿 安徽淮北 235000
摘要：随着我国煤矿行业的迅速发展，生产安全事故的发生率越来越高，尤其是煤矿掘进巷道过断层漏顶区域的安全事故更是越来越多。本文就此展开围绕煤矿掘进巷道过断层漏顶区域施工技术展开了讨论，以此希望进一步提高煤矿生产的安全性。
关键词：煤矿掘进；巷道；过断层；漏顶区域；施工技术
断层的存在会严重影响到煤层的安全性，而且还有可能引发各种安全事故，极其不利于煤矿的安全生产工作。为此，在煤矿掘进巷道过断层漏顶区域的施工中，要采用合理的施工技术保障区域安全。
一、煤矿掘进巷道过断层漏顶区域的形成原因
首先，地质构造方面。在煤矿掘进的过程中，由于地质构造的影响，局部工作面的煤层会比较酥软，这样就会造成同一方位上的基本顶、直接顶的节理发育。同时随着支架的动作，顶煤就会破碎并冒落。还有可能会在上部岩层的作用下，产生煤墙的整体冒落。这样就会形成断层漏顶区域，造成生产安全事故的发生。其次，矿山压力影响。当综采工作面工作逐渐深入，被开采过的煤层就会处于悬空状态，其煤体的整体性、稳定性就会受到影响。不同的顶板岩性会造成煤体的位移和破坏。虽然采用液压支架可以平衡部分压力，但是当应力超过直接顶的承受极限时就会直接造成直接顶的破坏。三是支护质量影响。多数工作面的支架初撑力较低，很容易就会产生漏顶现象，不利于顶板管理。四是煤层力学的影响。煤层顶部的稳定性主要取决于岩层的力学性质。如果岩层缝隙较大，煤层较松软，那么就很容易发生片帮现象，煤体也会下沉。如果这时支架起不到相应的支撑作用，更会进一步加大顶板的损坏。
二、煤矿掘进巷道过断层的支护方式
较常见的煤矿掘进巷道过断层支护方式包括锚杆支护、巷道金属支架支护。两种不同的支护方式应用原理、方式都有所不同。
首先，就巷道金属支架支护方式而言，其主要就是应用可缩性金属支架。最早创造可缩性金属支架的是德国，我国在60年代初期才开始应用可缩性技术支架。而且近年来，可缩性金属支架也有了非常大的发展。比如目前已经出现了长方形、正方形、方环形的可缩性金属支架、矿工钢可缩性支架等。在巷道中使用可缩性金属支架对于控制巷道漏顶具有非常重要的意义。另外，支架架后充填也是一种重要的控制方法。常见的充填材料包括石膏、发泡材料等。这种方式在国外的应用非常广泛。我国近年来对这种方式的研究也有了新的突破。现在所用充填材料可以扩展到粉煤灰、水泥混合料等。
其次，就锚杆支护而言。随着锚杆支护理论的产生和发展，锚杆支护工程实践也得到了相应的发展。目前成熟的锚杆理论包括悬吊理论、锚固体强度强化理论、松动圈支护理论、锚柱理论等。其中悬吊理论认为：锚杆支护的作用是将巷道顶板软弱岩层悬吊在上部稳定的岩层上，增强软弱岩层的稳定性。组合梁理论认为：在层状岩体中开挖巷道，当顶板在一定范围内没有坚硬稳定岩层时，锚杆的悬吊作用居次要地位。锚固体强度强化理论认为：围岩锚固体强度提高后，可减小巷道周围的破碎区、塑性区范围和巷道表面位移，控制围岩破碎区、塑性区的发展，从而有利于巷道围岩的稳定。另外，还有给予锚杆挤压、加固的组合拱理论、楔固理论等。
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三、煤矿掘进巷道过断层漏顶区域的施工
1.间接穿越断裂带
如果在煤矿掘进过程中，断层出现淋水不断增大的现象，那么固化部分的马丽散就会受到水流的冲刷作用而被冲走，这时漏顶区域的水就无法进行补漏。对于这种情况，施工人员应当根据实际施工条件、地质特征，制定科学、合理的施工方案，并采用可靠的施工技术确保施工质量。
对此，可以穿插钢轨，其具体施工位置是巷道迎头底部向工作面迎头处，其施工间距为50厘米。同时尽量选择每米能达到30千克的钢轨。而后确保每根钢轨的轨道长达到十米，再用铁板将钢轨焊接在一起形成一个完整的整体。焊接完成后，再在轨道上铺设钢筋网、塑钢网。然后，继续搭设在轨道上搭设木垛，并确保木垛能够与巷道的顶板相接，且牢固。一般情况下，尽量控制木垛体积，并控制其长在1.2米、宽在5米、高在3.2米左右。完成这一步骤后，再在木垛之后砌筑厚料石墙，并将断面密闭起来。接下来，就可以加固松散岩体，并向顶板、底板、迎头冒落岩石中注射水泥水玻璃混合液，从而使其固化后的岩体、轨道形成假顶，同时进一步使用马丽泡沫充填顶板冒空区。最后，还要在巷道顶部高处四米左右的位置搭设架棚，再在架棚之上搭设木垛进行接顶。
在完成上述一系列工程后，还要继续用马丽散泡沫以及马丽散充填冒空区。然后可以结合实际施工情况，利用风钻、锚杆钻机进行顶板破碎处打孔，确保孔深能够达到空顶区，同时控制孔径在42毫米左右。完成打孔操作后，就可以沿孔布设管子直至空顶区，确保管子穿好后，再进行捆绑，确保稳定。这是就可向管内注入材料。同时用棉纱等进行堵漏，并实时查看充填状况确保固化效果。这样就能够提高顶板整体的稳固性、强度，从而避免出现顶板漏水的现象。由此可见的，对于间接穿越断裂带的施工是比较繁琐的，其中用到了支架架后充填、锚杆支护等技术。施工人员不仅要科学应用这些施工技术，还要严格把控搭设、穿管等工序，从而真正保证施工质量。
2.强行穿越冒落断层带
强行穿越冒落断层带的方法是密集支柱法，就是由许多直径大致相同的木柱或金属支柱组成，沿工作面切顶线成一条直线。其具体施工方法是按照一梁三柱的方式布置支柱，并在钢轨下方按照从外到里的方式布设支护。先在小断面架设钢梁，而后缩小棚距穿过冒落区，最后，在下方搭设钢柱，并浇顶、背帮。在这个过程中应当注意以下几个方面的内容：
2.1在临时支护施工时，要架设抬棚。具体方法是在先施工迎头，再打设一梁三柱抬棚。同时要保证抬棚的棚梁强度能够满足需求。另外，可以选择单体液压支柱作为棚腿。
2.2应重视钢轨、铁板保顶止泥。可以用铁板、钢轨在迎头的第一架U型钢支架上进行超前支护。同时还应当将铁板插入到迎头漏顶区域的泥沙中。这样背钢轨能够进一步提高钢板的抗压强度，为了保证铁板与钢轨的结实，可以将其焊接在一起。另外，在钢轨、铁板沿拱线向上布置时要确保其间距、钢轨长度都能够达到工程要求。
2.3U型钢支架支护。在U型钢支架支护时，要合理控制迎头漏顶区泥沙、顶板压力。同时还应当保证在抬棚横梁之间架设U型钢支架时，要确保钢轨从横梁下方穿过。
2.4永久支护。在淋水量较大的断层区域，巷帮的最低点应当搭设一个水窝子。而且在支护进入稳定岩层后，要确保达到设计高度。另外，为了保证围岩与钢支架能够稳固、接实，可以在漏顶区域上半部分注入马丽散，并在巷中打设木点柱。
2.5密集支柱要求。在支设时要确保每根支柱规格型号要一致，且要按照规定每根密集放顶支柱间，应留有一定空隙(50～80mm)便于回柱时操作。
综上所述，煤矿掘进巷道过断层漏顶区域的施工安全非常重要。为此，施工人员必须在煤矿掘进过程中依据断层性质、地质状况等科学确定施工方案。同时还应当合理应用各种施工技术，确保工程质量。只有这样才能保障煤矿掘进巷道中的安全生产，才能促进我国煤矿行业的长久发展。
参考文献：
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论文作者:李连政
论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/24
标签：巷道论文; 断层论文; 支架论文; 煤矿论文; 钢轨论文; 顶板论文; 区域论文; 《防护工程》2017年第7期论文;