團柏煤礦井下鉆探控制超前距的實踐

賀艷東

（霍州煤電集團團柏煤礦綜采一隊，山西 霍州 031400）

1 工程概況

團柏煤礦F92斷層是北一采區南部邊界斷層，勘探資料表明該斷層為正斷層，走向北西，傾向南西，傾角55°～70°，落差0～91m，走向長度2.4km。有八1、八12、67-7等地面勘探鉆孔穿過，二維地震勘探有A級斷點7個、B級斷點9個、C級斷點1個，三維地震勘探控制，屬于可靠斷層。F92斷層切割C2I灰巖，l煤層在斷層帶與C2I灰直接對口，且斷距較大，對煤層、地層的破壞程度較大。F92-3、F92-4、FS1059、FS909等斷層走向與F92斷層一致，屬F92斷層兩頭末端發育的同生斷裂構造，對煤層、地層的破壞次于F92斷層。

團柏煤礦進入生產階段后，斷層傾角變化和平面上的擺動特性，要對掘進中的巷道揭露F92斷層的具體位置進行預報，需要在井下進行超前鉆探進一步實行精確控制。

2 鉆探超前距的實踐

2.1 超前巷道首揭F92斷層前的探控

南翼輔助回風巷措施聯巷為首揭F92斷層巖巷，巷道底板標高-628.5m，3‰上坡掘進，預計見F92斷層前近水平薄煤層9-2始終在巷道斷面內可見。當巷道施工至預計見斷層位置20m時，9-2煤層進入巷道底板以下，煤層傾角向下變化較大，認為即將見F92斷層，巷道停止掘進，施工9個超前探測鉆孔，根據超前探測預計，見斷層位置在打鉆位置前方60m處，比之前的預計滯后了40m。之后巷道掘進實見斷點證實了超前探測成果的正確性（如圖1所示）。

假設巷道內沒有9-2薄煤層作為標志層，則只能通過井下鉆探控制巷道上覆或下伏主要煤層層位來精確控制巷道前方斷點的位置，必須合理地確定井下鉆探的起始位置。因為斷層的擺動特性，在某一特定地段，斷層的實際位置會以地面勘探期間預計的斷層位置為對稱軸左右隨機擺動。其最大擺動幅度為斷層擺動誤差。巷道掘進中見斷層會提前還是會退后無法預知，在實際施工過程中要以保證安全為原則按斷層提前來進行。根據團柏礦南翼輔助回風巷措施聯巷首揭F92斷層的實踐，斷層滯后了40m，因此必須按最大提前40m進行考慮，留20m的最小安全探控距，1.6倍安全系數。因此認為，在巷道施工至距以地面勘探資料為依據預計的斷層位置100m前（記為初控超前距），開始采取鉆探控層超前掩護掘進是合適且必要的。

圖1 南翼輔助回風巷措施聯巷平、剖面圖

2.2 相鄰巷道的探控

南翼11-2煤采區軌道大巷是與南翼輔助回風巷措施聯巷相鄰的一條需揭露F92斷層的巖石大巷，兩巷間距55m，巷道底板標高-648.5m，3‰上坡掘進，巷道內沒有標志層。

南翼輔助回風巷措施聯巷有F92斷層的實見點，落差27.8m。傾角55°～60°，傾向208°。按斷層走向線推延至南翼11-2煤采區軌道大巷上方。按傾角60°、傾向208°推延至南翼11-2煤采區軌道大巷底板標高，得到南翼11-2煤采區軌道大巷預計見F92斷層位置。在距斷層20m之前停止掘進，施工超前探測鉆孔精確控制斷層產狀及位置，隨后的巷道掘進實見斷點位置證實了鉆探控制的準確性，實見斷點比按南翼輔助回風巷措施聯巷實見點推延的位置滯后了15m。

待揭斷點距離參照的實見斷點位置較近，斷層的擺動誤差不會很大，1.0倍安全系數，則井下鉆探初控超前距=（斷層擺動誤差15 m+最小安全探控距20m）×1.0倍安全系數=35m。

2.3 遠離實際揭露斷點巷道探控

-648m南翼1煤軌道大巷是一條距離實際揭露F92斷層斷點較遠且需再次揭露F92斷層的巖石大巷，巷道底板標高-648m，3‰下坡掘進，巷道內沒有明顯標志層。距離最近的F92斷層實見斷點在南翼Y型通風淺部軌道巷和南翼Y型通風淺部回風巷的-641.4m和-635m標高處，產狀分別為216°、∠55°～60° 、H=86m和228°、∠55°～65°、H=91m。

實施方案為：利用南翼Y型通風淺部軌道巷和南翼Y型通風淺部回風巷實見的F92斷層兩個斷點產狀，分別推延至-648m南翼l煤軌道大巷，平面推延的距離分別是175m和158m。比較兩個推延位置，巷道掘進先期到達的是根據南翼Y型通風淺部回風巷斷點推延位置，因此把該位置作為井下超前鉆探控制的目標位置，確定井下鉆探初控超前距為50m，因掘進單位需完成月底生產任務原因，經請示同意到達50m位置后向前繼續掘進了10m。通過在該位置的鉆探發現，F92斷層就在該位置的前方5m處，提前了35m，斷層裂隙寬度約4m，充填物中有構造煤，落差50～60m，斷層下盤6-2煤層被斷抬，巷道底板下距6-2煤層法距11.3m，且前方繼續有向上牽引趨勢，法距將小于5m。

此次探控F92斷層的現場工作實踐，沒有達到事先預期，巷道掘進到落差50m以上且充填物含構造煤的斷層附近5m的位置，教訓深刻。第一，確定井下鉆探初控超前距后必須堅守原則。第二，按50m的超前距計算，扣除35m的斷層提前距，安全探控距離15m，安全系數仍然不足。井下鉆探初控超前距=（斷層擺動誤差35m+最小安全探控距20m）×1.2倍安全系數=66m。

3 結論

對于F92落差大于20m的采區邊界斷層，井下最小安全探控距離一般為常數20m，要確定巷道掘進揭露斷層前的井下鉆探初控超前距，合理確定各階段的斷層擺動誤差和安全系數是關鍵。南翼輔助回風巷按斷層擺動誤差40m，安全系數為1.6，井下鉆探初控超前距大于100m較為合理；南翼輔助回風巷措施聯巷按斷層擺動誤差15m，安全系數為1.0，井下鉆探初控超前距大于35m較為合理；-648m南翼1煤軌道大巷，按斷層擺動誤差35m，安全系數為1.2，井下鉆探初控超前距大于66m較為合理。