郝世维
（山西焦煤西山煤电股份有限公司屯兰矿，山西 古交 030205）
巷道掘进揭露断层构造带时，围岩矿压显现剧烈，甚至诱发动力灾害，严重危害巷道的安全掘进[1-6]。以马兰矿18502 工作面辅运巷掘进揭露多条断层构造带为工程背景，针对性提出18502 工作面辅运巷过断层构造带巷道支护思路和原则，设计18502 工作面辅运巷过断层构造带巷道支护方案与参数，为类似地质条件下过断层构造带巷道支护提供参考。
18502 工作面位于+910 m 水平南五下组煤采区，工作面布置皮带巷、辅运巷和切眼3条回采巷道。工作面皮带巷、辅运巷开口于南五下组煤辅助运输下山，皮带巷走向长1192 m，辅运巷走向长1194 m，工作面倾斜长251 m，工作面地面标高1271～1386 m，工作面标高845～903 m，如图1 所示。18502 工作面南侧为18504 采空区，留设煤柱宽度20 m。工作面开采8 号煤层，开采区域煤层结构简单，属稳定可采厚煤层，煤层厚度3.70～4.80 m，平均4.40 m，含1 层稳定夹矸，厚度0.10～0.26 m，平均厚度0.15 m，普氏硬度1.5，煤层倾角1°～21°，平均6°。工作面直接顶为粉砂岩和L1 泥灰岩，基本顶为S2 中粒砂岩，直接底为粉砂质泥岩，基本底为粉砂岩，顶底板具体岩性特征见表1。根据地质资料预测，18502 工作面辅运巷掘进将揭露F18502-02、F18502-07、F18502-23、F18502-24 断层。其中，F18502-02 为正断层，落差3.5 m；
F18502-07 为正断层，落差1.4～3.5 m；
F18502-23 为逆断层，落差0.9～2.1 m；
F18502-24 为逆断层，落差1.5 m。在巷道掘进过断层构造带时，极易出现严重的矿压显现现象。为保证18502 工作面辅运巷掘进过断层构造带时围岩的稳定控制，在揭露F18502-02、F18502-07、F18502-23、F18502-24 断层前后时设计采用过断层构造带巷道支护技术与参数。
图1 18502 工作面采掘平面示意图
表1 顶底板具体岩性特征
巷道掘进揭露断层构造带时，由于其围岩破碎、完整性差、承载能力低，再加上复杂的应力环境，巷道围岩极易出现严重的变形破坏，需采用必要加强支护措施。
（1）高强力锚杆+高预紧力锚索支护。巷道掘进揭露断层构造带时，由于其围岩破碎且完整性差、承载能力低，宜采用高强力锚杆、高预紧力锚索进行支护，充分发挥其支护材料的主动支护性能以及急增阻、高阻力的工作特性，有效控制断层构造带围岩滑移离层和碎胀变形，提高破碎围岩自身的承载能力，保证有效的支护结构，形成完整的主动支护预紧力承载结构。
（2）断层构造带顶板全锚索支护。顶板的有效控制是避免巷道围岩严重变形的关键所在，断层构造带掘进揭露时，巷道浅部围岩已出现严重变形，常规的锚杆支护无法锚固至稳定岩层，因此宜采用全锚索支护，显著提高对顶板的支护强度，降低顶板变形，实现巷道围岩的整体控制。
（3）两帮非对称差异性支护。地质资料显示，18502 工作面南侧为18504 采空区，受采空区和断层构造带影响，18502 工作面辅运巷煤柱帮侧变形控制难度相对较大，因此宜采用两帮非对称差异性支护，实现两帮围岩的协同控制。
18502 工作面辅运巷采用矩形断面，巷道掘进宽度5.5 m，掘进高度4.5 m，巷道揭露F18502-02、F18502-07、F18502-23、F18502-24 断层构造带区域支护方案和参数如下：
（1）顶板全锚索支护。顶板采用直径22 mm、长度6400 mm、结构1×19 股的高预紧力锚索，每排布置5 根，间排距设计1.0 m×1.0 m，张拉预紧力不低于250 kN，配套采用专用的高强度索具和规格300 mm×300 mm×16 mm 的高强度蝶形托盘。每根锚索均采用树脂加长锚固（1 支K2360、3 支Z2360 树脂锚固剂），保证锚固长度不低于2000 mm。
（2）两帮非对称支护。巷帮锚杆均采用直径22 mm、长度2400 mm 的左旋高强锚杆，每排布置5 根，间排距设计1.0 m×1.0 m，设计预紧扭矩不低于300 N·m，配套规格120 mm×120 mm×10 mm 的高强度蝶形托盘。每根锚杆均采用树脂加长锚固（1 支K2360、1 支Z2360 树脂锚固剂），保证锚固长度不低于1000 mm。实煤体帮采用直径22 mm、长度5400 mm、结构1×19 股的高预紧力锚索，每排布置2 根，间排距设计2.2 m×2.0 m。煤柱帮采用直径22 mm、长度5400 mm、结构1×19股的高预紧力锚索，每排布置3 根，间排距设计1.0 m×2.0 m，帮锚索张拉预紧力不低于200 kN，配套采用专用的高强度索具和规格300 mm×300 mm×16 mm 的高强度蝶形托盘。每根锚索均采用树脂加长锚固（1 支K2360、3 支Z2360树脂锚固剂），保证锚固长度不低于2000 mm。如图2。
图2 过断层构造带巷道支护断面（mm）
采用十字监测法监测过断层构造带区域巷道变形，图3 给出了过断层构造带区域巷道围岩位移曲线（2 个测点）。如图3 所示，巷道变形主要集中在掘进初期20 d 内，巷道掘进30 d 后，巷道围岩趋于稳定，围岩移近速度趋近于0。巷道掘进稳定后，顶底板累计移近量在279～305 mm，两帮累计移近量194～206 mm。整体看，巷道围岩顶底板变形量显著大于两帮变形。18502 工作面辅运巷围岩变形整体可控，证明了过断层构造带巷道支护技术与参数的合理性和可靠性。
图3 过断层构造带巷道围岩位移曲线
（1）马兰矿18502 工作面辅运巷掘进揭露多条断层，由于其围岩破碎且完整性差、承载能力低，再加上复杂的应力环境，巷道围岩极易出现严重的变形破坏，需采用必要加强支护措施。基于此，提出了过断层构造带巷道支护思路和原则，包括高强力锚杆+高预紧力锚索支护、断层构造带顶板全锚索支护、两帮非对称差异性支护。
（2）设计了过断层构造带巷道支护方案与参数，并进行了应用。巷道变形主要集中在掘进初期20 d 内，巷道掘进30 d 后，巷道围岩趋于稳定，顶底板累计移近量在279～305 mm，两帮累计移近量194～206 mm，围岩变形均可控。
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