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煤巷过断层破碎带施工工艺与支护技术

发布时间:2020/3/9 18:03:00   阅读:

摘要:W1313回风顺槽在里程332m处揭露FW167正断层,对此采取了调整巷道顶板锚网索支护参数,采用圆木大板棚复合支护等措施,并加强了顶板、通风、掘锚机破岩、爆破作业和作业人员的安全管理,确保工作面过断层破碎带时的安全施工。

关键词:煤巷;断层破碎带;施工工艺;支护方法;安全措施

1工程概况

W1313回风顺槽沿3#煤层底板掘进,矩形断面,掘宽5300mm,掘高3900mm,掘进毛断面为20.67m2。埋藏深度+540~+460m。3#煤层平均厚度为6m,煤层倾角为4°~13°。煤层伪顶为砂质泥岩,厚度4.75m,直接顶为砂质泥岩,厚度10.31m,老顶为细砂岩,厚度21.12m,直接底为泥岩,厚度为1.2m,老底为中砂岩—砂质泥岩,厚度为11.24m,层理均匀。W1313回风顺槽在里程332m处揭露FW167正断层,断层走向NW28°,倾向NE62°,倾角∠36°,落差为3.3m。根据断层倾角和落差分析,预计断层影响区域为揭露断层前5m和揭露断层后10m范围,见图1。断层面可形成导水裂隙带,预计最大涌水量8m3/h,正常涌水量3m3/h。工作面正常排水采用DQG35/0.2型(排水能力2.1m3/h)风泵排水,45kW电泵热备。

2过断层施工工艺

采用从FW167正断层上盘爬升至断层下盘的方案过断层。沿煤层底板掘进,至断层面处形成半煤岩巷道,采用15°上山破岩方式掘进,见图1。过断层施工过程中,底板破岩厚度变化呈由少到多、由多到少的过程。破岩厚度<500mm时,采用掘锚一体机直接破岩工艺;破岩厚度≥500mm时,采用爆破配合掘锚机掘进。破岩厚度≥500mm时,调整施工顺序为:掘锚一体机割上台阶部分→出煤→敲帮问顶→临时支护→顶部、帮上部永久支护→退机→岩石打眼→检查瓦斯→装药→检查瓦斯→警戒→放炮→检查瓦斯→警戒移除→开机出矸→帮下部永久支护。

3过断层支护方法

(1)调整顶板支护参数

过断层时仍按原断面掘进,采用锚网索与梯子梁相配合的支护方式,见图2。顶板锚杆每排6根、排距800mm,若过断层期间巷道围岩煤体破碎不易控制,则由生产技术部经现场确定后,可再次缩小排距至600mm,两肩角锚杆距帮均为300mm,锚杆与垂线呈20°外斜布置。锚索用综掘机组钻机隔排打设3根,间排距为1100mm×2000mm;风动钻机滞后迎头30m打设中间排居中布置的1根锚索,排距为2000mm。当顶板破碎较严重时,滞后的中间1根锚索需紧跟迎头。若顶板破碎严重锚索无法打设至顶板稳定区域,则采用加长锚索进行支护。

(2)圆木大板棚复合支护

巷道掘进过断层面30m后,由于现场顶板较为破碎,采用圆木大板棚对断层区域进行复合支护。棚距为800mm,间距4700mm。圆木规格Φ200mm×4200mm,大板5500mm×200mm×150mm,木板500mm×300mm×50mm,木茬400mm×300mm×70mm。在大板与顶板间使用道木背实,保证与顶板间有效接顶。在圆木距底板1500mm处使用钢丝绳串联一道,距底板3000mm处使用扒钉相连。

4安全技术措施

4.1顶板管理

(1)每班验收员及时检查工程质量,如发现锚杆失效,立即使用锚索进行补打。(2)在断层影响区域前、中、后5m范围内各打设1台顶板离层仪,并按规定观测记录,离层进入黄区时及时通知生产技术部,并采取加固措施。(3)过断层期间,必须加强顶板岩性观测,施工锚索孔时,要随时记录岩性变化,确保锚索锚固端处于坚硬岩层中。

4.2通风管理

(1)加强瓦斯监测,若过断层期间瓦斯涌出量大于原正常掘进期间瓦斯涌出量的30%,则必须停止掘进。(2)掘锚一体机破岩作业期间,必须安排专人对截割头进行洒水。(3)风筒经过断层区域时,必须提前避开点柱打设位置。巷道内作业不得挤压风筒,若需挤压风筒作业,必须对风筒进行防护,扶梯严禁依靠风筒。

4.3掘锚机破岩管理

(1)破岩作业前,必须提前检查掘锚机截割头截齿完好情况;破岩作业时,往复多次进行拉底,严禁硬拉底板,开启内外喷雾洒水,防止产生火花。(2)施工前必须先将掘锚机和皮带运输机停电闭锁,对受影响区域的巷道设施进行局部防护。(3)圆木点柱必须落在硬煤上,保证护顶大板接顶牢实。若接顶不牢时,圆木与护顶大板之间楔入扒钉,使圆木接顶牢实,并将大板用铁丝连接于顶部梯子梁上。检查木棚前倾后仰时,不符合要求的要用尖棍撬动棚腿或用铜锤敲打校正。

4.4爆破安全防护措施

爆破作业时,爆破工作必须由专职爆破工担任,严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度。工作面装药后,将巷道内监控传感器按“三位一体”要求移至安全区域(包括甲烷传感器、风筒风量开关、温度传感器、信号电缆等),严禁将甲烷传感器放置在地上,造成传感器误报警,严禁死拉硬拽信号电缆,防止信号传输中断。放炮结束后,及时将传感器吊挂到位。

4.5工作面禁区管理

工作面危险部位应严禁人员进入。工作面禁区管理要求见表2。

5结语

W1313回风顺槽掘进过断层期间,对支护方式进行了优化,针对顶板、通风、掘锚机破岩、爆破作业和作业人员管理采取有效的安全技术措施,保证了W1313回风顺槽顺利通过断层破碎带。

参考文献:

[1]刘星星.掘进巷道过断层破碎带支护工艺优化设计[J].山东煤炭科技,2018(9):34-35.

[2]陈晓祥,吴俊鹏.断层破碎带中巷道围岩大变形机理及控制技术研究[J].采矿与安全工程学报,2018,35(5):885-892.

[3]郝莹.煤巷断层破碎带顶板支护技术应用实践[J].江西煤炭科技,2018(3):27-29.

作者:许艳伟 单位:山西高河能源有限公司

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