中國報告大廳網(wǎng)訊，在當前煤礦綜掘作業(yè)中，三角帶特殊區(qū)域及斷層帶的支護質量直接關系到掘進安全與效率，尤其是當工作面處于遺煤區(qū)、斷層影響范圍內時，煤巖破碎、壓力集中等問題極易引發(fā)冒頂、片幫事故。某礦井 F9305 軌道順槽在掘進過程中，需穿越原 9311 面遺煤區(qū)形成的三角帶特殊區(qū)域，并揭露落差 1.1~6.6m 的 F14 斷層，通過針對性的支護技術與預加固措施，有效解決了上述難題，其技術參數(shù)與實施經(jīng)驗對2025年三角帶行業(yè)技術發(fā)展具有重要參考價值。以下是2025年三角帶行業(yè)技術分析。
該礦井位于兗州煤田西北邊緣，東部與興隆莊井田相鄰，南部與楊村井田相鄰，井田面積 12.5225km2，設計生產(chǎn)能力 21 萬 t/a，2006 年核定生產(chǎn)能力提升至 39 萬 t/a。礦井地質構造復雜程度為中等，煤層賦存屬于結構簡單全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層，水文地質類型為中等，投產(chǎn)以來涌水量很小，涌水量等級為簡單，且開采 3 煤不受直接充水水源(3 煤頂?shù)装迳皫r水和三灰水)的威脅，3 煤受水害影響程度為中等。歷年瓦斯等級鑒定結果為低瓦斯礦井，其中東翼采區(qū) 3 煤層具有煤塵爆炸危險性，爆炸指數(shù) 37.66%，為 Ⅱ 類自燃煤層，自然發(fā)火期 64d;南翼采區(qū) 3 煤層同樣具有煤塵爆炸危險性，爆炸指數(shù) 36.92%，為 Ⅱ 類自燃煤層，自然發(fā)火期 80d。礦井采用一對立井開拓，單水平上下山長壁綜采工藝采煤，中央并列式通風，一噸礦車雙層罐籠提升，“五證一照” 齊全且合法有效，主(副)井裝備有梯子間作為安全出口。
現(xiàn)掘進工作面為 F9305 軌道順槽，沿底掘進，掘進期間采用綜掘機破煤，刮板輸送機或皮帶輸送機運煤的聯(lián)合運輸方式。該軌道順槽開門于 F9305 輔助運輸巷，與輔助運輸巷成 90°58′夾角，巷道基本沿底布置，且處于原 9311 面遺煤區(qū)內。由于斷層帶附近壓力集中，軌道順槽沿松散煤體內掘進時煤巖破碎易片幫，預計對掘進產(chǎn)生一定影響，因此在距離采空區(qū)約 3m 時，改為錨網(wǎng)支護完畢后套棚施工，進入采空區(qū)后則改為架棚施工。當 F9305 軌道順槽開門施工至 278m 處時，進入原 9311 外切眼位置，需在三角帶特殊區(qū)域中掘進;施工至 298m 處時，揭露 F14 斷層，落差約 1.1~6.6m。為防止冒頂、保證支護強度、實現(xiàn)安全掘進，結合現(xiàn)場實際情況，制定了三角區(qū)域及斷層前后加強支護、煤柱邊緣區(qū)域預注漿處理、打設超前管縫錨桿、注 LFM 防滅火材料堵漏等一系列措施。
《2025-2030年中國三角帶行業(yè)市場分析及發(fā)展前景預測報告》指出，考慮到以往揭露的切眼煤柱邊緣區(qū)域煤巖破碎、易出現(xiàn)漏頂?shù)那闆r，在 F9305 軌道順槽臨近三角帶特殊區(qū)域(原 9311 外切眼)前 6m 處臨時停掘，在巷道迎臉均勻布置 5 處鉆孔，對煤柱邊緣區(qū)域進行預注漿處理，以增強煤巖穩(wěn)定性，為后續(xù)三角帶區(qū)域掘進奠定基礎。
鉆孔自右?guī)拖蜃笠来闻判驗?Z1 至 Z5，具體參數(shù)如下：Z1 鉆孔方位角 187°，傾角 + 2°，孔深 8m，注漿管長 6m、花管長 2m;Z2 鉆孔方位角 187°，傾角 + 2°，孔深 9m，注漿管長 6m、花管長 3m;Z3 鉆孔方位角 187°，傾角 + 2°，孔深 8m，注漿管長 6m、花管長 2m;Z4 鉆孔方位角 187°，傾角 + 2°，孔深 10m，注漿管長 6m、花管長 4m;Z5 鉆孔方位角 187°，傾角 + 2°，孔深 9m，注漿管長 6m、花管長 3m。所有鉆孔施工位置均為軌道順槽迎頭，開孔位置在頂板下約 0.3m 處。
鉆孔施工時，鉆頭直徑不低于 42mm;鉆孔施工結束后，逐節(jié)下入孔徑為 1 寸的花管與注漿管，并用鐵絲將注漿管固定在錨桿或網(wǎng)子上。注漿作業(yè)使用氣動注漿泵或其他注漿泵向注漿管內壓注水泥漿液，注漿量不受限制，但當注漿壓力臨近 4MPa 時需停止注漿，注漿完畢后方可繼續(xù)掘進，通過該方式可有效填充煤柱邊緣區(qū)域的裂隙，提升煤體整體性，減少三角帶區(qū)域掘進時的漏頂風險。
三角帶特殊區(qū)域(原 9311 外切眼)的煤巖受前期開采影響，破碎程度較高，為確保該區(qū)域掘進安全，需采取針對性的支護參數(shù)與控制措施，重點控制頂板及幫部破碎煤體，防止出現(xiàn)空洞與冒頂事故。
采用撞楔法控制頂板及幫部破碎煤體，為保證支護及時性與有效性，每次只能割 1 架棚，且在三角帶區(qū)域前后 5m 范圍內，將棚距調整為 600mm，誤差允許范圍為 ±100mm，通過縮小棚距提升支護密度，增強對破碎煤體的約束能力。
若在三角帶特殊區(qū)域揭露過程中，發(fā)現(xiàn)頂幫局部未壓實存在空洞，需及時對空洞區(qū)域注入 LFM 防滅火材料進行堵漏。該材料不僅能填充空洞，還能起到防滅火作用，避免因空洞內空氣流通引發(fā)煤層自燃，同時進一步增強頂幫穩(wěn)定性，為三角帶區(qū)域持續(xù)掘進提供安全保障。
F9305 軌道順槽在三角帶特殊區(qū)域掘進后，需繼續(xù)穿越 F14 斷層，斷層落差達 1.1~6.6m，斷層帶附近巖層破碎、壓力分布復雜，因此需在三角帶臨近斷層段制定專項支護方案，確保過斷層期間的掘進安全。
過斷層期間，每次同樣只能割 1 架棚，在斷層前后 5m 范圍內，棚距調整為 600mm，誤差 ±100mm，與三角帶區(qū)域棚距保持一致，形成連貫的強化支護區(qū)間。架棚后，在實體煤、巖中，于每棚中間打設一排錨桿：頂部采用左旋無縱筋全螺紋鋼錨桿，長度 2000mm;幫部采用左旋無縱筋全螺紋鋼 φ16mm 錨桿，長度 1500mm。錨桿排距為 700mm，誤差 ±100mm，頂、幫部錨固長度均不少于 700mm，其中煤巷錨固力需達到 60kN，巖石內錨固力需達到 120kN。幫部錨桿從頂板向下支護 3 排，第 1 排距頂板 400mm，第 2 排距第 1 排 700mm，第 3 排距第 2 排 700mm，所有幫部錨桿均與幫垂直，誤差 ±100mm。
架棚后需及時打設頂板錨桿，確保頂板得到快速支撐;幫部錨桿支護距離迎頭不得大于 6m，避免因支護不及時導致迎頭附近幫部煤巖失穩(wěn)。此外，巖石內及實體煤內不再進行噴涂及打設注漿管，減少不必要的施工環(huán)節(jié)，提高過斷層效率。
在三角帶特殊區(qū)域及臨近斷層的煤層掘進過程中，漏頂、冒頂是主要安全隱患，需通過控制截深、調整巷道坡度、打設超前支護等技術手段，針對性防治漏(冒)頂事故，保障煤層內掘進作業(yè)的安全性與連續(xù)性。
割煤時，每割 1 架棚(棚距 0.6m)的一次截深以 0.6~0.8m 為宜，最大不超過 1m(從迎頭第 1 架棚梁前端量取)。通過控制截深，減少每次掘進對頂幫煤巖的擾動范圍，避免因截深過大導致頂幫煤巖失去支撐而發(fā)生漏頂、冒頂。
根據(jù) F14 斷層落差情況，提前調整巷道坡度，確保巷道能夠平穩(wěn)穿越斷層。當巷道進入對盤全煤后，繼續(xù)沿底煤進行施工，避免因坡度調整不當導致巷道底板起伏過大，影響運輸效率或引發(fā)頂幫應力集中，進而威脅三角帶及斷層區(qū)域的掘進安全。
割煤前，需打設超前管縫錨桿進行超前支護，管縫錨桿選用 MF43/1500 型，生根在工字鋼棚梁上。在靠近迎頭一架棚的棚梁上方，緊貼棚梁按 0.3~0.4m 間距、25°~30° 坡度砸投管縫式錨桿。若煤體松軟，使用長度 1500mm 的管縫錨桿無法滿足支護需求時，可更換為長度 2000mm 或 3000mm 的管縫錨桿。掘進期間，需根據(jù)頂板實際情況，對超前管縫錨桿的間距及個數(shù)適當調整，核心原則是保證頂板不漏頂，為三角帶及斷層區(qū)域煤層掘進提供可靠的超前防護。同時，打設的超前管縫式錨桿外端盡量打至棚梁，特殊情況下外露長度(以棚梁外側量取)約 50mm，確保錨桿與棚梁有效連接，形成整體支護體系。
當三角帶及斷層區(qū)域掘進至巖層段時，由于管縫錨桿在巖石中打設不方便或打設速度較慢，不利于快速控制頂板，因此需采用超前錨桿支護技術，專門針對巖層內的漏(冒)頂風險進行防治。
過斷層期間，若頂板為巖石，在割煤前打設超前錨桿：超前錨桿選用 φ16mm×1500mm 規(guī)格，與巷道頂板向上呈 45° 夾角布置，錨桿間距不大于 0.7m，根數(shù)不少于 5 根。實際施工中，可根據(jù)現(xiàn)場巖層破碎程度對錨桿間距及根數(shù)進行調整，調整的核心原則是確保有效護頂。每根超前錨桿采用 1 根 MSCK2570 型超快速樹脂錨固劑，通過超快速錨固劑的作用，使超前錨桿能迅速發(fā)揮支護作用，及時控制巖層頂板，防止巖層段出現(xiàn)漏頂、冒頂事故，為三角帶及斷層區(qū)域巖層內掘進提供安全保障。
盡管采取了一系列預防措施，但三角帶及斷層區(qū)域仍可能因地質條件突變等因素出現(xiàn)冒頂情況，因此需明確冒頂處理的安全注意事項，規(guī)范處理流程，確保處理過程中的人員安全與作業(yè)有序。
若掘進期間出現(xiàn)冒頂，棚距需按照 600mm(±100mm)設置，與三角帶、斷層區(qū)域的強化支護棚距保持一致。在迎頭鋪上雙層金屬網(wǎng)，利用單體支柱斜頂住金屬網(wǎng)，戧柱的數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場實際冒頂情況確定，主要作用是避免迎頭的矸石突然滑落。同時，在迎臉位置打設一排點柱，單體支柱間距 0.8m(誤差 ±0.1m)，單體支柱距離幫部不得大于 1.0m，間距以柱頭量取為準;若受現(xiàn)場矸石等環(huán)境影響，打設點柱與頂板允許有一定的夾角，間距也可適當調整。由于單體支柱支設在冒落的矸石上，其初撐力以水壓為準，確保支柱能有效發(fā)揮支撐作用。
架設永久鋼棚支護時，幫部網(wǎng)子必須掛至底部，防止幫部矸石從底部滑落;在單體支柱兩幫側鋪設舊皮帶，進一步加強幫部防護。為確保鋼棚的穩(wěn)定性，采用左旋無縱肋螺紋鋼 φ16mm 錨桿配合夾板固定鋼棚，錨桿長度 1500mm，錨固長度不少于 700mm，每個棚腿使用 1 組專用夾板，夾板位于棚腿的中上部。若在松散煤體中錨桿無法錨固，棚腿不再固定時，需將前、后棚進行連鎖固定，通過棚體之間的連接增強整體穩(wěn)定性，避免鋼棚傾倒。
若頂板破碎較嚴重，在迎頭靠近頂板位置平行于頂板，按照間距不大于 200mm 的距離插上一排 1.5m 長的錨桿、釬子，或超前打設管縫式錨桿，作為超前支護，提前對破碎頂板進行約束。若遇大塊矸石影響插錨桿或釬子時，可適當調整錨桿、釬子及管縫式錨桿的間距，調整原則為避開大塊矸石，確保超前支護能有效覆蓋頂板破碎區(qū)域。采取撞楔法固化頂板時，若因打設管縫較為密集導致背板無法傳設，可不再要求傳設背板，優(yōu)先保證撞楔對頂板的固化效果。
對于冒落的頂板處，若能夠穿進 φ60mm 鋼管，需及時穿鋼管控制矸石，避免矸石繼續(xù)冒落擴大冒頂范圍。迎頭的金屬網(wǎng)必須用鐵絲扣扣相連，形成完整的防護網(wǎng)，防止小塊矸石從網(wǎng)眼滑落。迎頭處理冒落矸石時，前探梁必須緊跟工作面，且前探梁上需鋪設金屬網(wǎng)，進一步加強對迎頭頂板的防護。迎頭過垮落段架棚時，棚梁上按照不小于 6 塊背板布設，通過背板分散棚梁受力，增強棚梁對頂板的支撐能力。在處理垮落段期間，需安排專人進行監(jiān)護，實時觀察頂板及幫部情況，同時保證作業(yè)人員的退路暢通，一旦出現(xiàn)異常情況可及時撤離。
若施工期間頂幫破碎片冒嚴重，冒落高度超過 0.5m，需立即停止迎頭掘進，對迎頭打眼安設注漿管，隨后對片冒區(qū)域壓注水泥水玻璃膠體、LFM 輕型充填材料，通過注漿材料的固化作用填充片冒空間、加固破碎煤巖。此外，對迎頭前上方或端頭冒落區(qū)域的破碎煤體或空洞，需采用注射雙液漿方式固化頂板，打眼數(shù)量不得低于 3 個，分別在左側、中部及右側各打設 1 個。鉆孔上仰角為 20°~30°，兩側鉆孔距幫不大于 300mm，且向幫部傾斜水平角 20°~25°，眼深 4.5~5m。鉆孔施工完成后，逐節(jié)往鉆孔內依次安設注漿花管和注漿管，再使用錨固劑(或棉紗)封堵孔口，確保注漿過程中漿液不泄漏，充分發(fā)揮雙液漿的固化作用，恢復頂幫穩(wěn)定性。
針對 F9305 軌道順槽穿越三角帶特殊區(qū)域(原 9311 外切眼)及 F14 斷層的掘進需求，通過系統(tǒng)制定煤柱邊緣區(qū)域預注漿處理、三角帶區(qū)域專項支護、過斷層強化支護、煤巖層內防漏(冒)頂技術及冒頂應急處理措施，有效解決了三角帶與斷層區(qū)域煤巖破碎、壓力集中、易漏頂冒頂?shù)葐栴}。在實施過程中，嚴格遵循各項技術參數(shù)，如三角帶與斷層前后 5m 棚距 600mm、錨桿錨固長度不少于 700mm、超前管縫錨桿間距 0.3~0.4m 等，確保了支護質量。最終不僅成功防止了冒頂事故，實現(xiàn)了安全掘進，還提高了三角帶及斷層帶支護處理的施工進度和安全性，取得了良好的安全經(jīng)濟效果。這些技術方案與實施經(jīng)驗，不僅為該礦井后續(xù)類似巷道掘進提供了可靠依據(jù)，也為2025年三角帶行業(yè)技術的優(yōu)化與推廣提供了實踐參考，對提升煤礦綜掘工作面過特殊區(qū)域及斷層帶的支護水平具有重要意義。
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