巷道在断层下的支护分析与采取措施

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【摘要】珲春矿业集团公司富强煤矿井下地质构造复杂，断层较多。随着生产的发展，采区覆盖面积逐渐增加，围岩应力加大，掘进巷道在断层下如何加固支护，成为问题的重点。经过模拟分析，现场试验、操作，得出了科学数据和宝贵经验，搞好巷道在断层下的支护，这对矿井的安全、经济效益、矿井的可持续发展有着重要作用。

【关键词】断层；加强支护；采取措施

1、概况

富强煤矿13204工作面入风巷、回风巷在煤层中布置。巷道在掘进施工中必须穿过三组断层，因巷道围岩破碎，应力较大，极易发生冒顶事故。该采区煤层厚度4.0m以上，埋深460m。顶板岩性为粉砂、页岩、细砂岩，厚度计16m；底板岩性为细砂岩、碳页岩、粉砂，厚度计15m。随着开采深度的加深，巷道压力增加，顶板围岩破碎，出现了多处网兜。原有的支护方式不能满足要求，必须采用加长锚杆、加长锚索加固巷道支护，方能有效控制巷道围岩稳定，使巷道顶板趋于稳定，达到安全生产。

2、模拟方案

依据富强煤矿地质资料，结合13204工作面入风巷、回风巷顶板支护的实际状况，综合论证，设计模型尺寸长×宽×高85m×85m×36m，顶部边界施加400m上覆岩层的自重。采用摩尔―库伦弹塑性模型进行计算。根据锚杆现有的作业规程锚杆支护计算公式进行计算，得出了锚杆直径许用范围20～22mm，锚杆长度许用范围2.0m～2.4m，锚杆的排间距许用范围0.8～0.9m，锚索直径许用范围15.0～17.8mm，锚索长度许用范围7.0～8.3m，锚索的排间距许用范围1.8～2.0m。

3、模拟分析

巷道穿越断层，岩石比较破碎，采用离散元数值模拟方法进行模拟巷道开挖，依照巷道顶、底板的情况，得出了三种不同方案。第一种方案在没有支护的情况下进行开挖，巷道一帮出现最大位移269mm，巷道顶板最大下沉量53mm，这种状况巷道极易冒顶，巷道出现不稳。第二种情况巷道开挖后立即按照原有支护设计进行支护，巷道一帮出现最大位移154mm，巷道顶板最大下沉量28mm，而这种情况巷道存在较大隐患。第三种情况根据模拟结果进行支护，巷道开挖后同样立即进行支护，巷道一帮出现最大位移17mm，巷道顶板最大下沉量6mm，巷道支护处于正常状态。

根据以上三种巷道在断层下支护状态分析得出，受到断层影响的巷道，巷道支护时采用锚杆直径22mm，锚杆长度2.4m，锚杆的排间距0.8m，锚索直径17.8mm，锚索长度8.3m，锚索排拒1.8m，锚索间距2.0m。这样支护的巷道顶板完整，支护效果良好。

4、实际应用

富强煤矿掘进13204工作面入风巷、回风巷初期支护，在短时间内变形量较大。采用新型设计支护后三个月以来，巷道一帮出现最大位移16mm， 巷道另一帮出现最大位移19mm，巷道顶板最大下沉量8mm，巷道的变形量基本趋于平稳状态。

5、总结

①断层影响下的巷道易发生冒顶事故，必须对破碎的岩体进行加密支护，锚杆加长，锚索加长，必要时锚索加长至8.3m，同时排间距减小。②普通的锚索支护效果有限，可以采用新型锚索，锚索顶端采用螺纹式，锚索上索具处采用螺纹式，这样使锚索整体更加完好，锚索支护更加稳固。③每隔50m巷道顶板打一个顶板监测离层仪，距离巷道工作面50m内每个作业小班观测一次，距离巷道工作面50m外每周观测三次，发现巷道变形量异常时，巷道及时加强支护，使巷道支护稳定。

参考文献

[1]徐遵玉，奚小虎.软岩巷道锚杆支护参数设计.