0 前言

自1949 年以来，我国主要发展重工业钢铁工业对于煤炭资源的需求量不断增加，截至目前为止，我国部地区的煤炭资源基本被开采完毕。但是由于人们日常生活需求以及工业建设的需求，煤炭资源的需求量居高不下，为了满足不断增加的煤炭需求，我国煤炭企业开采向深度发展，使开采工作难度受到地理地质构造的影响不断增加。在纵深中经常会遇到不同类型的断层构造，断层区域的矿藏分布上存在着极大的复杂性，容易导致安全事故发生概率，埋藏更多的安全隐患。为此，必须结合断层实际情况选择最优化的支护设计方案，优化支护技术，从而提高煤炭企业开采技术水平，增加煤炭资源开采量，达到提高煤炭企业经济效益的目的。

1 传统支护设计及存在的问题

1.1 传统支护设计

1.1.1 顶板支护

在煤井施工作业中，巷道掘进过断层后，由于断层区域顶板受了掘进动力的影响，容易失去自身原有的稳定性，使该区域岩层容易破碎，顶板的破碎造成锚网支护巷道的顶板设计无法达到最先设计的支护效果，增加支护施工的困难程度，极易形成顶板坠包，甚至是冒落。如此，在掘进过程中遇到断层，断层区域顶板破碎，就需要采用顶板支护技术，对该断层区域的顶板加强支护和监管，保持该区域岩石自身原有的稳定性。具体施工技术如下：在顶板支护施工中，选择左旋无纵筋螺纹钢筋作为顶板支护使用的锚杆，垂直于顶板分别布置在该区域断层四周，锚杆之间的间距是1m，长度建议是2.4m，同时在选择适合该区域施工程中的锚索、金属网、圆钢托架、使用喷射混凝土技术对该区域采取顶板支护，喷射混凝土厚度不得少于100mm。当顶板支护安装完成之后，还应设计布置表面位移观测站，参照锚杆的高度设计位移观测器，对断层区域的顶、底板的位移变化进行观测。

1.1.2 两帮支护

在煤井施工作业中，巷道掘进过断层之后，两帮为围岩原有的三向应力的平衡状态被打破，自身原有的承载力和平衡力受到破坏，承受力降低，巷道两帮表面在复杂的二次应力作用下发生挤压、剪切等受力作用，使该断层岩石区域平面变形，出现较大范围的岩层破碎现象，在这种情况下就会选择两帮支护方式对过断层进行保护，提高该断层的坚固性。具体施工技术如下：选择左旋无纵筋螺纹钢筋作为两帮支护使用的锚杆，垂直于该断层两帮进行布置，根据该断层区域实际的挤压力和张力，承受力大小选择不同直径大小的锚杆，借助锚杆增加该断层区域的承受力，锚杆直径越大，可以承受的压力和张力越大，再选择适合该断层实际挤压力和张力的金属网和圆钢托架，依然以100mm的厚度喷射混凝土。通过锚杆帮助该断层松软两帮内形成坚固的锚固体，承受外外侧深部岩体的对内部形成的挤压力，在两帮支护技术施工结束之后也应设计布置表面位移观测站，参照锚杆的位置设计位移观测器，对两帮支护区域的锚杆位置的位移变化进行观测。

1.2 传统支护设计过断层存在的问题

传统的支护设计方式，对像道支护有着非常良好的效果，但是在掘进巷道过断层过程中依然存在一些问题。在煤井施工作业中，当煤井施工设备掘进巷道过断层时，容易对该区域断层的顶板造成破坏，由于顶板出现大范围的破碎，使该断层顶部的受压压力减少，传统的顶板支护方式，无法达到其最初的设计目的，无法代替原断层顶板承受来自上方的重力和压力，更容易发生冒顶、坠包等事故。在巷道过断层时，直接顶可能会出现离层现象，由于锚索长度无法达到现场实际压力的需求，使顶板支护的稳定性无法达到预期效果，在巷道过断层时，另一种可能造成的现象是好到断层发生倾斜，当倾斜角达到65°时，两帮支护难以维持该断层发生的倾斜产生的挤压力，两帮支护的效果大打折扣，容易发生坍塌现象，极其容易对煤井施工现场的工作人员人身财产安全造成巨大的威胁，为煤炭开发企业造成巨大的经济损失。

2 巷道过断层支护综合技术

2.1 超前支护和超前注浆

在煤井施工中，进行掘进巷道过断层时为了使巷道顶板的承受力保持不变，防止出现顶板冒落、坠包等事故，最大限度保护煤井内部施工工作人员的人身财产安全，减少煤炭开采企业的经济损失，保障经济效益，可以采用管缝式锚杆做超前支护。在正式开始掘进巷道断层之前，在煤井断层工作面拱形支架联梁上方紧贴棚梁向工作面倾斜上方打超前支护锚杆眼，按中线对称分布设计锚杆眼位置，在打好锚杆眼之后立即安装锚杆，防止锚杆眼受时间推移，受到上方和外侧方的压力，对锚杆眼内部深度和空间造成破坏。在安装锚杆之后，开始进行超前注浆施工，对锚杆眼部位进行注浆密封，保持锚杆眼和锚杆应具有的压力。在所有注浆液全部干涸固定之后，再开始掘进过断层作业。使锚杆能够起到锚固围岩，控制顶部岩层的作用。保护顶板支护顶板的承压力不被破坏，不会遭受巨大的压力，出现大范围坍塌事故。

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