撞楔超前支护在下山掘进过断层中的应用

梁建义

（山西宏宇诚铸建设工程有限公司，山西 朔州 038300）

断层带上下盘煤体的平移或上下移动，不仅造成施工巷道过断层时掘进效率低，找煤困难，而且受构造应力影响，断层带附近岩体出现应力集中现象，岩体稳定性差，施工巷道过断层带期间破碎顶板支护难度大，支护效果差，很容易发生顶板事故。塔山煤矿2305巷下山掘进施工时，采用撞楔超前支护方式，取得了较好效果。

1 概况

塔山矿2305巷位于三盘区，主要担负着8305工作面煤炭运输任务，巷道设计长度为1700m，矩形断面，断面规格为宽×高=4.2×3.5m。2305巷掘进煤层为4#石炭系煤层，煤层平均厚度3.5m，施工巷道沿4#煤层顶底板掘进。巷道直接顶主要以砂质泥岩为主，平均厚度4.2m，基本顶主要以白砂岩为主，平均厚度11.4m，目前2305巷已掘进825m。

资料显示，2305巷掘进至840m处将揭露一条正断层F3，断层落差为1.7m，倾角为50°，如图1所示。

受F3断层影响，巷道煤层在掘进方向发生下移。2305巷在掘进820m处时顶板出现局部破碎现象，原巷道锚（索）网支护效果相对较差。预计施工巷道掘进至f3断层带处时，顶板会出现大面积破碎现象，甚至会发生冒顶事故。由于F3断层落差相对较大，采用直接破岩过断层的方法，破岩量大且施工效率低，决定下山掘进过F3断层，同时对下山掘进段巷道顶板采用撞楔超前支护。

2 过F3断层施工工艺

2.1 下山掘进施工工艺

（1）2305巷掘进至830m处时，采用下山松动爆破掘进施工工艺，巷道顶底板下山掘进坡度5°，如图1所示。

（2）松动爆破下山掘进时，工作面共计布置四排爆破孔，每排布置6个炮孔，炮孔间距为0.8m，排距为1.0m，炮孔深度为1.2m。第一排炮孔布置在距巷道下山掘进设计顶板0.2m处，且与顶板平行。

（3）炮孔施工完后在炮孔内依次填装雷管、药卷并采用水炮泥进行封孔处理，每个炮孔脚线采用串联联接方式，爆破时从下往上分次爆破，每次爆破孔数不得超过6个。

（4）爆破施工后及时补打顶板永久支护，并清理工作面煤矸石，第一循环完成后进行第二循环施工，施工工艺相同。

（5）当2305巷松动爆破下山掘进5.0m，工作面炮孔深度降低为0.8m，每个炮孔装药量不得超过300g，每次爆破炮孔数量不得超过4个，严格控制爆破进度，每茬爆破进度不得超过0.8m，爆破后顶板空顶距不得0.5m。

（6）2305巷下山掘进9.0m后，掘进巷道顶底板揭露断层上盘煤层顶底板时停止采用下山掘进施工工艺，采用沿煤层顶底板平行掘进施工工艺。

2.2 撞楔超前支护

由于2305巷下盘下山掘进时需预留顶煤，顶煤厚度在0～1.8m范围内，而4#煤层发育不稳定，在F3断层应力作用下，顶煤难以预留，特别是巷道爆破施工后，顶煤在无支护作用下极易垮落，决定在下山掘进时顶板施工撞楔超前支护。

（1）2305巷掘进至830m处时，在设计顶板位置施工一排超前支护钻孔，采用型号为ZQC-50/2.5S手持式风动钻机进行钻孔，钻孔与下山掘进设计顶板平行布置，钻孔深度为3.0m，钻孔直径为28mm，钻孔间距为0.5m，每排共布置9个钻孔。

（2）钻孔施工完后在钻孔内依次填装锚固剂及超前支护材料，锚固剂采用型号为MSKC23/80型超快型树脂药，超前支护材料采用长度为3.5m，直径为25mm钢针。

（3）撞楔超前支护施工完后，2305巷进行下山掘进，掘进后的永久支护施工在撞楔超前支护下进行。

（4）掘进2.0m时，应及时补打第二排撞楔超前支护，第二排与第一排施工工艺相同且交错式布置，交错距离为1.0m，依次类推，直至施工巷道完全过F3断层带，如图2所示。

3 应用效果

（1）与传统直接破岩过断层法相比，2305巷采用下山掘进施工工艺过F3断层，提高了巷道掘进效率，平均掘进进度3.2m/d，同时可减少破岩量115m3，减少了工作面矸石运输量，避免了因矸石量大、硬度大，造成运输机械设备损坏。

（2）2305巷下山掘进时，采用撞楔超前支护对顶板预留煤层进行超前维护，在实际应用中发现，采取撞楔超前支护后对顶板预留煤柱起到很好的支护效果，在下山掘进前3m由于顶板预留煤柱厚度仅为0.5m，顶煤出现破碎现象，随着下山掘进延长，顶煤厚度增加，顶煤未出现破碎现象。

图2 三盘区2305巷下山掘进撞楔超前支护平面图（mm）

4 结语

在三盘区2305巷过断层带施工时，采用松动爆破下山掘进施工工艺，在下山掘进段采用施工撞楔超前支护对预留顶板进行维护。实践证明，下山掘进提高了巷道掘进效率，减少破岩量；撞楔超前支护对预留顶煤起到了很好的超前支护作用，保证了巷道过断层施工的安全，取得了显著成效。