1、642023 年第 2 期收稿日期 2022-08-05作者简介 申志强（1986），男，山西霍州人，2009 年毕业于太原科技大学计算机科学与技术专业，本科，2017 年 3 月函授毕业于太原理工大学采矿工程专业，本科，助理工程师，现任职山西焦煤霍州煤电晋北煤业有限公司综采队技术员，从事采掘技术管理工作。晋北煤矿 5-405 工作面过断层刷扩技术措施申志强（山西焦煤霍州煤电晋北煤业有限公司，山西 忻州 035100）摘 要 晋北煤矿5-405工作面受构造影响，多处顶板破碎，支架出现倒架、不接顶现象，施工时极易发生事故。根据现场实际情况，提出在该区域采用放震动炮+人工刷扩+施工顶锚索的方式优化
2、施工，有效增加了破碎断裂区围岩的稳定性，后期生产中顶板事故明显减少，保证矿井安全生产。关键词 构造；过断层；刷扩；顶板事故中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.02.024Technical Measures of Brushing and Expanding Technology Through Faults in the 5-405 Working Face of Jinbei Coal MineShen Zhiqiang(Shanxi Coking Coal Huozhou Coal Electricity Jinbe
3、i Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Xinzhou 035100)Abstract:The 5-405 working face of Jinbei Coal Mine is affected by structure,many roofs are broken,the support is inverted and not connected to the roof,and accidents are easy to occur during construction.According to the actual situation of the site,it
4、 is proposed to optimize the construction by means of blasting gun+manual brushing and expanding+construction top anchor cable in this area,which effectively increases the stability of surrounding rock in the broken fracture zone,and the roof accidents are obviously reduced in the later production t
5、o ensure the safety of mine production.Key words:structure;passing through fault;brushing and expanding;roof accident申志强：晋北煤矿 5-405 工作面过断层刷扩技术措施申志强：晋北煤矿 5-405 工作面过断层刷扩技术措施在煤矿生产中，顶板事故是一种很常见且后果非常严重的事故1-3。很多矿井在开采过程中经常会遇到断层或者破碎带，这些地方往往应力集中，矿压变化剧烈，原来布置的支护体失效严重，很容易发生冒顶事故4-6，所以需要在原有支护基础上进行合理有效的补强支护。山西焦煤霍州煤
6、电晋北煤矿5-405 工作面为东南高西北低的单斜构造，煤层均厚 4.5 m，范围内存在五条正断层，分别为：H=1.8 m 55、H=1.5 m 50、H=1.6 m 50、H=1.2 m50、H=4 m40。具体揭露情况为：11#17#支架区域上部 0.51.8 m 砂质泥岩，59#62#支架区域上部 0.21.5 m 灰岩，85#87#支架区域上部 0.21.6 m 灰岩，89#101#支架区域上部 0.23 m灰岩，3#10#、46#52#支架区域托顶煤，影响范围157 m。1 支护现状5-405 工作面受构造影响，65#103#、108#110#顶板破碎，支架出现倒架现象，支架不接顶，支
7、架下沉，无法正常截割通过，原有的支护措施已不能保证生产安全。为此，65#92#区域采用人工刷扩并施工顶锚索，92#103#区域采用放震动炮配合人工刷扩并施工顶锚索，如图 1。65#103#架区域，刷扩长度共计65 m，高2.02.5 m，共计施工5个循环。图 1 5-405 工作面人工刷扩区域布置图652023 年第 2 期申志强：晋北煤矿 5-405 工作面过断层刷扩技术措施申志强：晋北煤矿 5-405 工作面过断层刷扩技术措施2 刷扩技术措施刷扩区域采取永久支护和临时支护两种形式，具体措施如下。2.1 刷扩区域永久支护方式（1）紧贴煤壁施工第一排锚索，后以 1000 mm排距继续施工4个循
8、环。顶板铺设双层菱形网，每排采用 17.8 mm4300 mm（长度根据顶板岩性及时调整）和 17.8 mm7300 mm 锚索配合 W 钢带（长 4.3 m，5 孔，孔间距 1000 mm）及拱形托板（150 mm150 mm10 mm）进行支护，间排距为 1000 mm1000 mm。（2）锚索布置方式：如顶板 4 m 范围内顶板较稳定，钢带正中孔施工 17.8 mm7300 mm 锚索，其他孔施工 17.8 mm4300 mm；如顶板 4 m 范围内顶板较破碎，钢带正中两侧的孔施工 17.8 mm7300 mm 锚索，其他孔施工 17.8 mm4300 mm。（3）108#110#支架前
9、施工一排锁口锚索，采用 17.8 mm4300 mm（长度根据顶板岩性及时调整）和 17.8 mm7300 mm 锚索配合 W 钢带及规格为 150 mm150 mm10 mm 的拱形托板进行支护，间排距为 1000 mm1000 mm。（4）完成第三个循环后，在第三排锚索下方支设单体柱，采用单体柱配合1.2 m梁加强支护，梁垂直钢带布置，单体柱支于 梁正中，单体柱间距不大于 3 m，型号为 DZ25、DZ32、DZ38、DZ42、DZ45 五种。根据计算，选取 343.35 kN/m2为工作面合理支护强度，实际支撑能力为 169.29 kN/根。进行端头支护时，按照排距 1 m、柱距 0.8
10、 m 设置单体支柱，两巷上、下隅角位置统一采用密集支柱切顶，现场采用排距为 0.8 m 的两排封口柱支护，第一、二排柱距分别为 0.3 m 和 0.6 m。正、副巷超前支护采用一梁两柱支护，柱距 3.0 m、排距 1.0 m，计算得出 2/3.4=0.59 根/m2，采用一梁两柱支护符合要求，选用 400 mm 柱鞋。单体柱柱径 110 mm 的初撑力不低于 15 MPa，柱径 100 mm的初撑力不低于 11.5 MPa。5-405 工作面端头超前支护如图 2。2.2 刷扩段临时支护形式进行刷扩施工时，当刷扩至 0.4 m 位置后，紧贴煤壁采用单体柱+板梁方式进行临时支护，柱距为1750 m
11、m，柱子支于板梁正中，板梁顺工作面布置。刷扩达到 1 m 时，施工锚索改为永久支护，原有临时支护拆除。如图 3。图 2 5-405 工作面端头超前支护图（mm）图 3 5-405 工作面加强支护图（mm）2.3 施工流程及方法（1）剖面为煤时（65#92#架）施工流程：使用风镐进行人工刷扩上刀煤单体柱配合 梁进行临时支护施工顶锚索永久支护继续下一个循环。施工方法为：刷扩前，将人员进行分组，4 人一组配合进行刷扩，每组人员中设专人看护顶板。顶板破碎漏顶区域将单体柱作为戗柱将支架护帮板戗实，确保菱形网将护帮板联锁，后开始支设临时支护。刷扩时，以 2.02.5 m 的高度施工，采用单体柱+板梁进行刷
12、扩期间临时支护。刷扩宽度至 4.5 m 时，将单体柱配合板梁的临时支护回撤，另采用单体柱支撑 W 钢带配合菱形网。W 钢带顺工作面方向布置，每根 W 钢带下支设两根单体柱。临时支护完成后开始施工顶锚索，直至顶板维护正常。刷扩期间所有单体柱必须穿铁鞋、挂防倒链，单体柱保证支撑有力，保证空顶距不大于 340 mm。刷扩后施工顶锚索，4.3 m 锚索每孔充填CK2340 树脂锚固剂一条、Z2360 型两条，7.3 m 锚索每孔充填 CK2340 和 Z2360 树脂锚固剂各两条。锚索张拉力 150 kN，外露长度为 150250 mm。（2）剖面为岩时（92#103#架）施工流程：打662023 年
13、第 2 期眼放炮单体柱配合 梁进行临时支护人工刷扩施工顶锚索永久支护继续下一个循环。施工方法：震动爆破配合人工刷扩施工时，爆破循环进度为1 m，高度为2.02.5 m，宽度为4.5 m。爆破完成后采用单体柱+板梁对爆破区域进行临时支护，待满足支护要求后将临时支护回撤，另采用单体柱支撑 W 钢带配合菱形网。W 钢带顺工作面方向布置，每根 W 钢带下支设两根单体柱。临时支护完成后开始施工顶锚索，直至顶板维护正常。刷扩期间所有单体柱必须穿铁鞋、挂防倒链，单体柱保证支撑有力，保证空顶距不大于 340 mm。3 爆破施工工艺采用震动爆破+采煤机截割的方式通过断层揭露岩石区域，托顶煤区域采用割煤前先施工顶
14、锚索进行超前维护。过断层期间工作面爆破后存在大块矸石，需进行放炮破碎，如直径小于 1 m 不得进行爆破作业。爆破大块矸石施工方法：直径大于 1 m的大块矸石，在矸石上施工炮眼，炮眼间距不小于500 m，最小抵抗线不得小于 300 mm，炮眼个数根据矸石直径确定。如图 4。图 4 5-405 工作面爆破警戒位置布置图（m）施工炮眼采用 YT-28 气腿式凿岩机配合 2.5 m或 3 m 风钻杆进行施工，钻头规格为 43 mm，采用湿式打眼施工。过断层炮眼眼深 2.5 m，爆破大块矸石炮眼眼深不小于 0.5 m。如图 5。A 点为爆破区域，B、C 点为警戒点，爆破前必须确保阴影区域人员撤离至警戒点
15、外。随工作面向前推进，及时调整警戒位置，确保工作面进风流距离爆破点 75 m，回风流警戒设置在四采区轨道巷与 5-405 运输联巷交叉点处。如图 6。图 5 放炮炮眼布置图（mm）图 6 钻孔施工区域示意图（m）4 结论晋北煤矿 5-405 工作面在构造影响区，采用放震动炮+人工刷扩+施工顶锚索的方式优化施工及安全措施，有效增加了破碎断裂区围岩的稳定性，实现了安全生产。【参考文献】1 康红普，张晓，王东攀，等.无煤柱开采围岩控制技术及应用 J.煤炭学报，2022，47（01）：16-44.2 张志义.900 m 埋深沿空留巷复用机理与技术研究D.徐州：中国矿业大学，2014.3 张嵘.园子沟煤矿大跨度切巷围岩控制技术研究D.徐州：中国矿业大学，2020.4 孟亚周，韩小恺，胡志飞.大倾角“三软”中厚煤层炮采改综采切眼扩刷技术 J.煤矿安全，2015，46（02）：57-59+63.5 孙亚鹏.大断面切巷掘进支护工艺研究与应用 J.山东煤炭科技，2022，40（04）：32-34.6 耿晓忠.极近距离煤层破碎顶板工作面刷扩安装同步施工技术 J.山东煤炭科技，2020（05）：51-53.
