撞楔超前支護在下山掘進過斷層中的應用

梁建義

（山西宏宇誠鑄建設工程有限公司，山西 朔州 038300）

斷層帶上下盤煤體的平移或上下移動，不僅造成施工巷道過斷層時掘進效率低，找煤困難，而且受構造應力影響，斷層帶附近巖體出現應力集中現象，巖體穩定性差，施工巷道過斷層帶期間破碎頂板支護難度大，支護效果差，很容易發生頂板事故。塔山煤礦2305巷下山掘進施工時，采用撞楔超前支護方式，取得了較好效果。

1 概況

塔山礦2305巷位于三盤區，主要擔負著8305工作面煤炭運輸任務，巷道設計長度為1700m，矩形斷面，斷面規格為寬×高=4.2×3.5m。2305巷掘進煤層為4#石炭系煤層，煤層平均厚度3.5m，施工巷道沿4#煤層頂底板掘進。巷道直接頂主要以砂質泥巖為主，平均厚度4.2m，基本頂主要以白砂巖為主，平均厚度11.4m，目前2305巷已掘進825m。

資料顯示，2305巷掘進至840m處將揭露一條正斷層F3，斷層落差為1.7m，傾角為50°，如圖1所示。

受F3斷層影響，巷道煤層在掘進方向發生下移。2305巷在掘進820m處時頂板出現局部破碎現象，原巷道錨（索）網支護效果相對較差。預計施工巷道掘進至f3斷層帶處時，頂板會出現大面積破碎現象，甚至會發生冒頂事故。由于F3斷層落差相對較大，采用直接破巖過斷層的方法，破巖量大且施工效率低，決定下山掘進過F3斷層，同時對下山掘進段巷道頂板采用撞楔超前支護。

2 過F3斷層施工工藝

2.1 下山掘進施工工藝

（1）2305巷掘進至830m處時，采用下山松動爆破掘進施工工藝，巷道頂底板下山掘進坡度5°，如圖1所示。

（2）松動爆破下山掘進時，工作面共計布置四排爆破孔，每排布置6個炮孔，炮孔間距為0.8m，排距為1.0m，炮孔深度為1.2m。第一排炮孔布置在距巷道下山掘進設計頂板0.2m處，且與頂板平行。

（3）炮孔施工完后在炮孔內依次填裝雷管、藥卷并采用水炮泥進行封孔處理，每個炮孔腳線采用串聯聯接方式，爆破時從下往上分次爆破，每次爆破孔數不得超過6個。

（4）爆破施工后及時補打頂板永久支護，并清理工作面煤矸石，第一循環完成后進行第二循環施工，施工工藝相同。

（5）當2305巷松動爆破下山掘進5.0m，工作面炮孔深度降低為0.8m，每個炮孔裝藥量不得超過300g，每次爆破炮孔數量不得超過4個，嚴格控制爆破進度，每茬爆破進度不得超過0.8m，爆破后頂板空頂距不得0.5m。

（6）2305巷下山掘進9.0m后，掘進巷道頂底板揭露斷層上盤煤層頂底板時停止采用下山掘進施工工藝，采用沿煤層頂底板平行掘進施工工藝。

2.2 撞楔超前支護

由于2305巷下盤下山掘進時需預留頂煤，頂煤厚度在0～1.8m范圍內，而4#煤層發育不穩定，在F3斷層應力作用下，頂煤難以預留，特別是巷道爆破施工后，頂煤在無支護作用下極易垮落，決定在下山掘進時頂板施工撞楔超前支護。

（1）2305巷掘進至830m處時，在設計頂板位置施工一排超前支護鉆孔，采用型號為ZQC-50/2.5S手持式風動鉆機進行鉆孔，鉆孔與下山掘進設計頂板平行布置，鉆孔深度為3.0m，鉆孔直徑為28mm，鉆孔間距為0.5m，每排共布置9個鉆孔。

（2）鉆孔施工完后在鉆孔內依次填裝錨固劑及超前支護材料，錨固劑采用型號為MSKC23/80型超快型樹脂藥，超前支護材料采用長度為3.5m，直徑為25mm鋼針。

（3）撞楔超前支護施工完后，2305巷進行下山掘進，掘進后的永久支護施工在撞楔超前支護下進行。

（4）掘進2.0m時，應及時補打第二排撞楔超前支護，第二排與第一排施工工藝相同且交錯式布置，交錯距離為1.0m，依次類推，直至施工巷道完全過F3斷層帶，如圖2所示。

3 應用效果

（1）與傳統直接破巖過斷層法相比，2305巷采用下山掘進施工工藝過F3斷層，提高了巷道掘進效率，平均掘進進度3.2m/d，同時可減少破巖量115m3，減少了工作面矸石運輸量，避免了因矸石量大、硬度大，造成運輸機械設備損壞。

（2）2305巷下山掘進時，采用撞楔超前支護對頂板預留煤層進行超前維護，在實際應用中發現，采取撞楔超前支護后對頂板預留煤柱起到很好的支護效果，在下山掘進前3m由于頂板預留煤柱厚度僅為0.5m，頂煤出現破碎現象，隨著下山掘進延長，頂煤厚度增加，頂煤未出現破碎現象。

圖2 三盤區2305巷下山掘進撞楔超前支護平面圖（mm）

4 結語

在三盤區2305巷過斷層帶施工時，采用松動爆破下山掘進施工工藝，在下山掘進段采用施工撞楔超前支護對預留頂板進行維護。實踐證明，下山掘進提高了巷道掘進效率，減少破巖量；撞楔超前支護對預留頂煤起到了很好的超前支護作用，保證了巷道過斷層施工的安全，取得了顯著成效。