富力煤矿—610中22层工作面过断层破碎带安全措施探讨

摘 要：富力煤矿-610中22层煤质中硬、层理明显、节理较发育，地质构造比较复杂，文章主要针对富力煤矿工作面过断层破碎带进行研究和分析，并探讨了断层区煤巷顶板破断支护的原理、参数的确定、施工质量的控制以及加强支护强度的措施。

关键词：煤巷顶板；断层区；顶板破断；支护强度

1.引言

开采区域范围内煤岩产状变化较大，构造较复杂。区域内有f1、f2、F4、F24断层影响。f1断层走向N35°W，倾向W35°S，倾角70°，落差20米。该断层为正断层；f2断层走向N12°W，倾向E12°S，倾角45°，落差大于10米。该断层为正断层；F4断层为反斜正断层，走向N20°W，倾向SW，倾角20-50°，落差0-140米。F24断层走向N41°W，倾向W41°S，倾角40°，落差30-50米左右。因受以上断层影响，局部伴生一些小的断层，并出现褶曲牵引现象，使煤层倾角变大，对安全生产具有一定影响，一旦发生顶板事故，将造成无法预估的损失，因此对工作面过断层破碎带进行研究具有很重要的意义。

2.关于断层区煤巷顶板破断问题的分析

2.1断层破碎带顶板事故原因

工作面从断层的一盘穿越至另一盘或者从下降盘水平转移到上升盘，使软弱顶板的厚度增加，原有的支护方式不能有效地控制软弱顶板发生变形，最终导致悬臂岩梁破断，整体结构失去其稳定性。我们对发生顶板破断的事故进行分析和总结，发现断层区引发顶板破断主要有以下两个方面的原因：（1）由于施工人员对构造复杂的断层区顶板的了解不够全面，对其发生形变，引起破断的机制还没有很明确的认识，因此，在施工的时候对断层区的围岩支护操作有很大的盲目性；（2）开采区域地质条件复杂多变，在回采过程中往往会遇到地质构造的突变，在进行方案设计的时候又缺少针对地质突变情况的支护对策，常规的方案不能满足突变后的围岩的支护需要，导致断层构造出现后不能及时有效地进行支护，为顶板的安全埋下了极大的隐患。

2.2断层破碎带顶板事故的预兆

回采工作面发生之前往往会引发一系列的连锁反应，主要表现为：煤巷的顶板局部离层有掉渣的现象；顶板离层监测仪显示的离层量增大；锚索的承载力增大，托盘受力变形，严重时锚索断裂失去应支护效应；巷道的底板和两帮都鼓起，顶板下降，轨道变形；顶板岩层断裂频繁等等现象。

3. 断层破碎带的支护措施

3.1锚索梁支护作用的原理

锚索梁支护是采用高强让压型锚索箱梁支护系统（其核心构件有箱型支护梁、锚索让压环、高强锚杆还有让压型锚索梁箱），同时配合钢带、金属网等附属构件，构成了一个强有力的支护系统。其中锚索让压环的让压点分别为20t和30t，让压量最大可以达到50mm。其支护原理是：（1）锚索梁通过长锚索的作用把直接顶的作用力传递到上部稳定性相对比较好的岩层，然后在箱型支护梁的共同作用下，使直接顶变为超静定的一端悬臂一端铰支结构；（2）在让压型锚索梁箱系统安装之后及时进行传力支护，当围岩压力达到一定程度后变形让压，由箱型支护梁进行保护。这个过程充分发挥了围岩的承受能力，最大限度地保持了围岩的完整性；让压型箱型锚索梁具有可让压、高强、护表面積大等特点，经合理调配构件参数之后，能够对煤巷断层区顶板支护起到良好的效果；支护系统通过箱型支护梁把锚索预应力及时主动施加至直接顶的表面，有效地增加了护表面积，改善了护表效果，保持了顶板的完整性，对于避免顶板的剥离失稳提供了保障。与锚索或锚杆支护系统相比，锚索箱梁支护系统能提供的支护反力更大。

3.2科学、合理地设计支护参数

保护巷道的安全性和可靠性是锚索梁支护设计的核心思想。另外，锚所梁的设计方法还要采用工程类比法以及理论计算法等，使其设计更加经济合理。破碎带区域的是一个非常复杂的地质结构，在进行支护设计的时候我们要对其地质条件进行充分的调查、了解，并对地质力学进行测试，同时还要获取围岩结构、围岩强度、地应力、锚固性等方面的数据资料，为支护参数的选择打下良好的基础。不同的断层区要采用不同的支护参数设计，有时候，即使是在同一个煤巷，地质条件发生变化，支护参数也要及时地进行变更和调整。支护参数设计方案要通过监测、检验、反复实践、调整等步骤逐步优化完成。

3.3加强断层破碎带区域支护强度

3.3.1加强施工现场锚杆、锚索的安装质量管理

煤巷综掘技术在掘进过程中得到了全面的推广，在掘进中要尽量减少对巷道两帮的破坏，保证煤岩的完整性，锚杆和锚索在支护的时候要严格按照设计要求的扭矩、角度和间排距进行，经检验不合格的要求要重新支护。

3.3.2加强顶板的监测管理

要求在煤巷顶板布设离层观测点，在断层还有围岩破碎的区域要增设观测点。观测点实行挂牌管理，分工明确，建立观测档案，每天都要记录观测数据，有关部门要认真地对收集到的数据进行分析，并总结顶板的变化规律，当发现有安全威胁时，应立即上报主管部门，并及时采取应对措施。

3.3.3 严格现场管理

在采煤工作面过断层期间，采煤班班长，当班值班副矿长工作重点以采煤工作面为主，采煤工作面现场管理特别以过断层地点为主，当班瓦斯检查员加大瓦斯检查力度，同时配合班长和值班副矿长做好工作面顶板管理工作；严格工程施工管理和质量验收工作，坚持谁验收、谁负责，确保各项工程质量符合该《采煤工作面作业规程》规定；加大对“三违”人员的查处力度，防止因“三违”导致的安全隐患产生；加强隐患排查和治理力度，安全隐患必须及时安排治理整改，各地点不得留有安全生产隐患，防止隐患滋生事故；各管理人员和特殊工种严格执行本工种岗位职责，过断层地点必须有人现场盯岗，各工种必须在工作地点现场交接班，严处任何形式的脱岗、空岗。

3.3.4做好加强支护和特殊支护工作

工作面过断层期间，工作面作业规程中规定的5米架设一个木垛缩小为每距4米架设一个木垛，木垛架设规格和质量照本工作面作业规程执行；沿工作面采空区放顶线架设戗柱，沿采空区向煤壁方向的第二排立柱上架设加密柱，过断层地段如顶板压力显著，应该及时架设丛柱，以抵御顶板压力；工作面挑顶作业中，柱脚将会敷设于煤层上，如顶板压力较大，柱脚将会向下沉陷，必须用厚不小于7厘米，长宽不小于20厘米的木板作为柱鞋，以防止柱脚下沉，增加工作面支护强度，如遇工作面底板松软或潮湿有水，也必须采取以上措施进行支护，以防止工作面出现台阶下沉。

3.3.5做好矿山压力预测预报工作

技术部门必须做好顶板预测预报工作，每班必须有技术员测、报矿山压力，掌握工作面周期来压步距，制定相应措施防止周期来压对工作面造成破坏和及时发送警报或工作面撤人指令，同时做好相应的记录工作，为顶板防治工作提供参考数据和依据。

4.结语

富力煤矿煤层的赋存条件复杂多变、多处区域都存在断层构造。实际上采煤工作面过断层是一件非常普遍的事情，但同时也是比较复杂的工程，在实际工作面开采过程中，有时并不是只采取一种方法，应根据现场揭露的断层情况，准确判断出断层的产状，制定专项的过断层措施，保证工作面安全回采。

参考文献：

[1] 张庆春.煤矿顶板事故的预防主体及其行为分析[J].矿业安全与环保，2010，（S1）：51-52.

[2] 王金安，魏现昊，陈绍杰.承压水体上开采底板岩层破断及渗流特征[J].中国矿业大学学报，2012，（4）：45-46.

作者简介：

于国锋 男 1984年出生，2008年毕业于黑龙江科技学院采矿专业，现工作于龙煤鹤岗矿业有限责任公司富力煤矿三采区，主要负责采煤技术及管理工作。