掘進巷道反掘法過斷層施工工藝研究應用

王 鵬

（大同煤礦集團大斗溝煤業有限公司，山西 大同 037001）

1 概述

大同煤礦集團同忻煤礦三盤區5201 巷北東部為三盤區巷，北西部為8202 設計工作面，南東為8206 設計工作面，南西為回采邊界。5201 巷為8201 綜采工作面回風巷，滿足8201 綜采工作面生產時的通風、行人、運輸物料、管線吊掛等的需要。

5201 巷掘進煤層為2#煤層，煤層平均厚度為3.6m，巷道設計長度為1780m，巷道斷面為寬×高=5.2×3.6m，截至目前5201 巷已掘進480m，2201 巷已掘進到位。

5201 巷直接頂主要以泥巖與粉砂巖混合層為主，巖體成層狀結構，易破碎，平均厚度為4.7m；基本頂主要以細砂巖為主，平均厚度為11.5m。根據礦地測科提供資料顯示，5201 巷掘進至490m 處揭露一條F1 逆斷層，其中H=1.5m，∠42°，如圖1 所示。為了保證施工巷道安全快速過斷層，初步設計采用仰斜法過F1 斷層。

圖1 5201 巷F1 逆斷層剖面示意圖

2 仰斜法過F1斷層施工工藝及問題分析

2.1 仰斜法施工工藝

（1）5201 巷回采至472m 處，在工作面施工三排爆破鉆孔，鉆孔以5°仰角布置，鉆孔排距為1.0m，每排施工8 個鉆孔，鉆孔間距為0.7m，鉆孔深度為1.0m。

（2）爆破鉆孔施工完后，在鉆孔內依次填裝礦用乳化炸藥及毫秒延期電雷管，每個炮孔裝藥量為300g，采用松動爆破工藝，每次爆破炮孔數不得超過5 個。

（3）當巷道爆破掘進18m 且揭露上盤斷層煤層頂底板后，施工巷道沿上盤煤層頂板繼續掘進。

2.2 主要存在的技術難題

（1）施工效率低。采用松動爆破仰斜法過F1斷層時，每掘進一茬需在工作面施工三排松動爆破孔。通過現場觀察發現，三排爆破孔施工時間為1.5h；裝藥、連線、爆破等工序需2.0h；工作面排矸需0.8h；補打頂板支護需2h。每一循環用時為6.3h，全天掘進量為2.4m，過F1 斷層需用時8d。

（2）煤柱損失量大。采用仰斜法過斷層時需對底板預留三角煤住，總長度為18m，預留煤柱量約為500t，造成煤柱損失量大，巷道標準化質量差，經濟損失達40 萬元。

（3）頂板維護難度大。5201 巷過斷層時需破頂巖，破巖厚度為1.5m，而施工巷道頂巖主要以混合巖層為主，巖體巖石普氏系數f ＜4.0，巖體裂隙發育，不穩定，在爆破震動作用下頂巖預留困難，很容易發生冒頂。采用傳統錨桿支護難度大，效果差，加大了施工巷道過斷層難度。

3 反掘法過F1斷層施工技術

為了保證5201 巷過F1 斷層施工安全，減少煤柱損失量，通過研究決定采用反掘法過F1 斷層。

3.1 反掘法施工工藝

（1）由于2201 巷已掘進到位，從2201 巷510m 處向5201 巷施工一條運煤橫貫，橫貫長度為180m，巷道斷面規格為寬×高=3.0×2.5m，采用綜合機械化掘進施工工藝，巷道施工到位后按設計拐彎進行5201 巷反掘施工。

（2）2201 巷反掘施工9.0m 后，施工巷道底板以9°俯角邊坡施工，頂板保持不變，頂板繼續沿2#煤層頂板掘進，當巷道掘進11m 后施工巷道反掘揭露F1 斷層。

（3）5201巷反掘到位后，施工巷道高度為5.1m，揭露斷層面處煤巖厚度為3.6m，巖體厚度為1.5m；然后施工巷道沿斷層下盤2#煤層頂板繼續掘進過斷層帶。

3.2 支護工藝

為了保證施工巷道反掘揭露斷層后斷層面巖體穩定性，防止巷道超高處出現瓦斯集聚現象，決定采用注漿及施工人工假頂進行聯合支護。

（1）注漿支護。施工巷道揭露斷層后，在斷層面距頂板0.5m 處施工一排注漿鉆孔，鉆孔深度為5.0m 且垂直煤壁布置，工作面共計布置三個注漿鉆孔，鉆孔間距為1.5m。注漿鉆孔施工完成后，采用專用高壓注漿泵向鉆孔內高壓注射馬麗散混合液，注漿壓力為1.2MPa。

（2）人工假頂施工。為了防止巷道超高處瓦斯集聚，在施工巷道距斷層5.0m 處施工5 架錨索吊棚。吊棚與巷道垂直布置，吊棚間距為1.0m，吊棚長度為5.0m，吊棚平面與下盤2#煤層頂板齊平，如圖2 所示。錨索吊棚施工完后，在其上方依次鋪設原木，原木呈“井”字型布置，原木搭設完成后確保與施工巷道頂板接觸嚴實。采用注漿泵對假頂間隙處注射羅克休膨脹劑進行填充。

圖2 5201 巷反掘法過F1 斷層剖面示意圖

4 結束語

在對5201 巷過F1 斷層傳統施工方法存在的問題進行分析后，提出了反掘法過斷層施工工藝。實際應用發現，反掘法過斷層雖然增加了巷道掘進量，但無需破頂巖及預留底煤，解決了傳統破頂巖時頂板維護難度大、效果差等技術難題，增加了掘進巷道煤柱回采量，提高了施工巷道過斷層效率。同時，反掘施工揭露斷層后，采用注漿及人工假頂等方法進行斷層處頂板維護，提高了斷層帶附近頂板穩定性，保證施工安全，取得了顯著成效。