团柏煤矿井下钻探控制超前距的实践

贺艳东

（霍州煤电集团团柏煤矿综采一队，山西 霍州 031400）

1 工程概况

团柏煤矿F92断层是北一采区南部边界断层，勘探资料表明该断层为正断层，走向北西，倾向南西，倾角55°～70°，落差0～91m，走向长度2.4km。有八1、八12、67-7等地面勘探钻孔穿过，二维地震勘探有A级断点7个、B级断点9个、C级断点1个，三维地震勘探控制，属于可靠断层。F92断层切割C2I灰岩，l煤层在断层带与C2I灰直接对口，且断距较大，对煤层、地层的破坏程度较大。F92-3、F92-4、FS1059、FS909等断层走向与F92断层一致，属F92断层两头末端发育的同生断裂构造，对煤层、地层的破坏次于F92断层。

团柏煤矿进入生产阶段后，断层倾角变化和平面上的摆动特性，要对掘进中的巷道揭露F92断层的具体位置进行预报，需要在井下进行超前钻探进一步实行精确控制。

2 钻探超前距的实践

2.1 超前巷道首揭F92断层前的探控

南翼辅助回风巷措施联巷为首揭F92断层岩巷，巷道底板标高-628.5m，3‰上坡掘进，预计见F92断层前近水平薄煤层9-2始终在巷道断面内可见。当巷道施工至预计见断层位置20m时，9-2煤层进入巷道底板以下，煤层倾角向下变化较大，认为即将见F92断层，巷道停止掘进，施工9个超前探测钻孔，根据超前探测预计，见断层位置在打钻位置前方60m处，比之前的预计滞后了40m。之后巷道掘进实见断点证实了超前探测成果的正确性（如图1所示）。

假设巷道内没有9-2薄煤层作为标志层，则只能通过井下钻探控制巷道上覆或下伏主要煤层层位来精确控制巷道前方断点的位置，必须合理地确定井下钻探的起始位置。因为断层的摆动特性，在某一特定地段，断层的实际位置会以地面勘探期间预计的断层位置为对称轴左右随机摆动。其最大摆动幅度为断层摆动误差。巷道掘进中见断层会提前还是会退后无法预知，在实际施工过程中要以保证安全为原则按断层提前来进行。根据团柏矿南翼辅助回风巷措施联巷首揭F92断层的实践，断层滞后了40m，因此必须按最大提前40m进行考虑，留20m的最小安全探控距，1.6倍安全系数。因此认为，在巷道施工至距以地面勘探资料为依据预计的断层位置100m前（记为初控超前距），开始采取钻探控层超前掩护掘进是合适且必要的。

图1 南翼辅助回风巷措施联巷平、剖面图

2.2 相邻巷道的探控

南翼11-2煤采区轨道大巷是与南翼辅助回风巷措施联巷相邻的一条需揭露F92断层的岩石大巷，两巷间距55m，巷道底板标高-648.5m，3‰上坡掘进，巷道内没有标志层。

南翼辅助回风巷措施联巷有F92断层的实见点，落差27.8m。倾角55°～60°，倾向208°。按断层走向线推延至南翼11-2煤采区轨道大巷上方。按倾角60°、倾向208°推延至南翼11-2煤采区轨道大巷底板标高，得到南翼11-2煤采区轨道大巷预计见F92断层位置。在距断层20m之前停止掘进，施工超前探测钻孔精确控制断层产状及位置，随后的巷道掘进实见断点位置证实了钻探控制的准确性，实见断点比按南翼辅助回风巷措施联巷实见点推延的位置滞后了15m。

待揭断点距离参照的实见断点位置较近，断层的摆动误差不会很大，1.0倍安全系数，则井下钻探初控超前距=（断层摆动误差15 m+最小安全探控距20m）×1.0倍安全系数=35m。

2.3 远离实际揭露断点巷道探控

-648m南翼1煤轨道大巷是一条距离实际揭露F92断层断点较远且需再次揭露F92断层的岩石大巷，巷道底板标高-648m，3‰下坡掘进，巷道内没有明显标志层。距离最近的F92断层实见断点在南翼Y型通风浅部轨道巷和南翼Y型通风浅部回风巷的-641.4m和-635m标高处，产状分别为216°、∠55°～60° 、H=86m和228°、∠55°～65°、H=91m。

实施方案为：利用南翼Y型通风浅部轨道巷和南翼Y型通风浅部回风巷实见的F92断层两个断点产状，分别推延至-648m南翼l煤轨道大巷，平面推延的距离分别是175m和158m。比较两个推延位置，巷道掘进先期到达的是根据南翼Y型通风浅部回风巷断点推延位置，因此把该位置作为井下超前钻探控制的目标位置，确定井下钻探初控超前距为50m，因掘进单位需完成月底生产任务原因，经请示同意到达50m位置后向前继续掘进了10m。通过在该位置的钻探发现，F92断层就在该位置的前方5m处，提前了35m，断层裂隙宽度约4m，充填物中有构造煤，落差50～60m，断层下盘6-2煤层被断抬，巷道底板下距6-2煤层法距11.3m，且前方继续有向上牵引趋势，法距将小于5m。

此次探控F92断层的现场工作实践，没有达到事先预期，巷道掘进到落差50m以上且充填物含构造煤的断层附近5m的位置，教训深刻。第一，确定井下钻探初控超前距后必须坚守原则。第二，按50m的超前距计算，扣除35m的断层提前距，安全探控距离15m，安全系数仍然不足。井下钻探初控超前距=（断层摆动误差35m+最小安全探控距20m）×1.2倍安全系数=66m。

3 结论

对于F92落差大于20m的采区边界断层，井下最小安全探控距离一般为常数20m，要确定巷道掘进揭露断层前的井下钻探初控超前距，合理确定各阶段的断层摆动误差和安全系数是关键。南翼辅助回风巷按断层摆动误差40m，安全系数为1.6，井下钻探初控超前距大于100m较为合理；南翼辅助回风巷措施联巷按断层摆动误差15m，安全系数为1.0，井下钻探初控超前距大于35m较为合理；-648m南翼1煤轨道大巷，按断层摆动误差35m，安全系数为1.2，井下钻探初控超前距大于66m较为合理。