掘进巷道过断层围岩支护技术研究

掘进巷道过断层围岩支护技术研究

张鹤

珲春矿业（集团）八连城煤业有限公司 吉林省延边朝鲜族自治州珲春市 133300

摘要：随着煤炭开采活动的深入，不得不面对更为复杂和险恶的地质环境，其中，断层是井下煤矿掘进过程中最为棘手的问题之一。一旦在掘进过程中遭遇断层，极有可能触发严重的矿山事故。面对这一严峻形势，本文将深入探讨和研究在掘进巷道穿越断层时，应当采取怎样的围岩支护技术来确保掘进工作能够安全、顺利地进行，从而最大限度地降低风险，保障矿井的稳定运行，实现更高效的开采。

关键词：掘进巷道；过断层；围岩支护技术

随着煤炭资源的不断开采，浅层的煤炭大部分已经被消耗殆尽。为了满足社会和经济对于煤炭的持续需求，矿井的掘进不得不深入到更深层的地质环境中。然而，深层的地质环境通常更加复杂和险恶，其中尤以断层为甚。断层不仅破坏了岩层的连续性，还使得原本就脆弱的岩石结构变得更加不稳定，大大增加了发生危险的可能性。

1断层对巷道掘进的影响分析

当掘进工作遭遇断层时，由于断层区域地质结构的复杂性，掘进作业可能无法正常进行。这不仅会消耗大量的人力物力，还可能对工人的生命安全构成威胁。因此，在掘进前进行详尽的地质勘查至关重要，需要综合考虑各种因素，制定科学、有效的掘进计划。当掘进作业遇到断层时，煤层可能发生变化，原有的掘进方案可能不再适用。此时，需要对断层结构进行深入分析，并据此调整掘进计划，采用科学有效的技术手段降低安全风险。若掘进过程中遇到大范围的断层，由于无法立即确定煤层位置，可能需要额外掘进巷道，这将增加工作量并增加危险系数。

2问题分析

在巷道掘进施工中，尤其是在穿越断层时，原顶板支护形式常因种种原因而无法保证巷道的安全高效掘进。构造应力对巷道掘进的影响。巷道掘进后，原本稳定的煤岩体结构会受到不同程度的破坏。特别是当巷道穿越断层时，断层区域的煤岩体力学结构会被显著破坏，形成应力卸压空间。此时，巷道掘进过程中不仅要承受上覆岩层的重力，还要应对巷道掘进应力以及构造应力等多种集中应力的破坏作用。这些应力作用会导致断层两侧的岩体产生垂直剪切应力和水平张拉应力，从而破坏了煤岩体整体稳定性。在这种情况下，顶板煤岩体极易发生破碎，严重影响巷道的掘进效率和安全性。其次，支护强度的不足也是导致巷道掘进效率低下的重要原因。遇到断层等地质条件复杂区域，顶煤可能会因为下沉不同步而导致下沉量产生差异。此时，锚杆的锚固作用将大大减弱，支护力量也会随之降低。在力的压迫下，顶板会发生严重的变形。然而，由于原支护设计中仅依靠钢带来支撑顶板，这种支撑力量往往无法承受顶板的变形压力，从而导致顶板断裂的发生。

3掘进巷道过断层围岩支护技术应用分析

3.1锚杆的安装工艺

锚杆主要由锚杆体、锚固段和托板组成。锚杆体一般采用高强度螺纹钢材料，确保足够的强度和耐久性。锚固段通过机械锚固方式，使锚杆与围岩紧密结合，形成稳定的支护体系。托板则用于承受围岩压力，将压力传递给锚杆体。锚杆的安装工艺包括钻孔、安装锚杆体、机械锚固、安装托板等步骤。在安装过程中，需要严格控制钻孔的角度、深度和直径，确保锚杆的安装质量和支护效果。锚杆支护的作用机理主要体现在以下几个方面：一是通过锚杆与围岩的紧密结合，增强了围岩的整体稳定性；二是锚杆体的预应力的加固作用，使得围岩的强度得到提高；三是托板承受并传递围岩压力，降低了巷道围岩的变形和破坏。

3.2锚索的安装与张拉工艺

锚索一般由高强度钢丝或钢绞线制成，具有极高的强度和耐久性。锚索的构造包括索体、锚固段和锚具等部分。索体是锚索的主体部分，承受拉力；锚固段通过机械锚固方式与围岩紧密结合；锚具用于将锚索的拉力传递给围岩。锚索的安装与张拉工艺较为复杂，一般包括钻孔、安装索体、机械锚固、安装锚具和张拉等步骤。在安装过程中，需要严格控制钻孔的直径、深度和角度，以及索体的张拉力。通过适当的张拉力，使得锚索与围岩形成紧密地结合，达到良好的支护效果。锚索支护的作用机理主要体现在以下几个方面：一是通过锚索的拉力加固作用，提高了围岩的强度；二是锚索的预应力作用，使得围岩在受到压力时能够保持较好的稳定性；三是锚索的长度可以根据实际需要调整，以适应不同跨度和高度的巷道支护要求。

3.3锚杆、锚索支护方案设计与优化

针对巷道过断层围岩的失稳问题，锚杆、锚索支护技术成为了一种有效的解决方案。在设计支护方案时，我们需要根据巷道围岩的地质条件选择合适的支护参数。具体来说，我们需要考虑断层带内岩石的破碎程度、裂隙发育情况、应力状态等因素，以确定锚杆、锚索的长度、直径、间距等参数。同时，我们还需要考虑支护材料与围岩的相容性，以确保支护结构能够与围岩紧密结合，共同承担围岩的变形和破坏。在支护方案的设计过程中，我们还需要对支护结构与布局进行优化。通过合理的支护结构与布局，可以最大限度地提高支护效果，减少支护成本。例如，在断层带附近增加锚杆、锚索的密度和长度，可以提高支护结构的整体稳定性；在巷道顶板和两帮等关键部位加强支护，可以有效防止围岩的垮落和片帮等问题。针对缩小断层间的锚索排距问题，以及围岩破碎情况，我们还可以采取被动支护策略来进行支护方案的设计与优化。考虑到断层带中岩石的破碎程度和应力分布，我们需要对锚索的排距进行重新评估和调整。通过缩小锚索的排距，我们可以增加锚索的密度，从而更有效地约束和支撑破碎的围岩。同时，这也能够减少围岩的变形和位移，提高巷道的稳定性。对于围岩破碎的情况，我们可以采用被动支护措施，提高围岩的整体强度和稳定性。在支护方案的设计过程中，我们还需要综合考虑巷道的断面形状、尺寸、地质条件等因素。通过合理的支护结构与布局，实现对巷道围岩的有效支撑和保护。同时，我们还可以借助现代监测技术，对支护效果进行实时监测和评估。通过收集和分析监测数据，我们可以及时发现并解决问题，确保巷道的安全、稳定与高效运行。

4.确保过断层安全的关键措施

在矿井作业开始之前，首要任务是进行详尽的地质勘查，全面了解地层情况。务必深入探索并综合分析各类资料，以便制定出切实可行的施工方案，并确保各项防护措施完备，以最小化危险发生的可能性。在进行巷道掘进作业时，应竭力避免不必要的返工，减少围岩长时间暴露于空气中的风险。同时，所有支护工具必须严格符合标准，禁止使用低质或次品材料，确保支护作用的有效发挥。对于巷道内的支护作业，必须严格遵循相关标准。特别是在被动支护操作中，务必确保作业到位。紧急情况下，可以利用拉杆与撑木作为辅助工具，有效防止棚架破裂，减少冒顶风险。如遇巷道断层，应立刻缩短棚距，保障施工安全。在工人轮班期间，安全检查是必不可少的环节。作业必须遵循既定标准和规定，任何巷道内的异常情况都应在第一时间上报并详细反馈，力求最大程度降低潜在风险。

结束语

断层作为煤矿井下生产作业中常见的地质构造，尤其在深部掘进中更为普遍。在巷道掘进通过断层时，围岩的破碎程度显著提升，传统的支护方法往往难以满足要求。因此，矿井管理者应当深入研究此类问题，积极总结并应用针对性强的支护工艺，从而有效提高过断层区域的安全性，确保巷道掘进作业的顺利进行，为矿井的长远发展奠定坚实基础。

参考文献

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