掘进巷道反掘法过断层施工工艺研究应用

王 鹏

（大同煤矿集团大斗沟煤业有限公司，山西 大同 037001）

1 概述

大同煤矿集团同忻煤矿三盘区5201 巷北东部为三盘区巷，北西部为8202 设计工作面，南东为8206 设计工作面，南西为回采边界。5201 巷为8201 综采工作面回风巷，满足8201 综采工作面生产时的通风、行人、运输物料、管线吊挂等的需要。

5201 巷掘进煤层为2#煤层，煤层平均厚度为3.6m，巷道设计长度为1780m，巷道断面为宽×高=5.2×3.6m，截至目前5201 巷已掘进480m，2201 巷已掘进到位。

5201 巷直接顶主要以泥岩与粉砂岩混合层为主，岩体成层状结构，易破碎，平均厚度为4.7m；基本顶主要以细砂岩为主，平均厚度为11.5m。根据矿地测科提供资料显示，5201 巷掘进至490m 处揭露一条F1 逆断层，其中H=1.5m，∠42°，如图1 所示。为了保证施工巷道安全快速过断层，初步设计采用仰斜法过F1 断层。

图1 5201 巷F1 逆断层剖面示意图

2 仰斜法过F1断层施工工艺及问题分析

2.1 仰斜法施工工艺

（1）5201 巷回采至472m 处，在工作面施工三排爆破钻孔，钻孔以5°仰角布置，钻孔排距为1.0m，每排施工8 个钻孔，钻孔间距为0.7m，钻孔深度为1.0m。

（2）爆破钻孔施工完后，在钻孔内依次填装矿用乳化炸药及毫秒延期电雷管，每个炮孔装药量为300g，采用松动爆破工艺，每次爆破炮孔数不得超过5 个。

（3）当巷道爆破掘进18m 且揭露上盘断层煤层顶底板后，施工巷道沿上盘煤层顶板继续掘进。

2.2 主要存在的技术难题

（1）施工效率低。采用松动爆破仰斜法过F1断层时，每掘进一茬需在工作面施工三排松动爆破孔。通过现场观察发现，三排爆破孔施工时间为1.5h；装药、连线、爆破等工序需2.0h；工作面排矸需0.8h；补打顶板支护需2h。每一循环用时为6.3h，全天掘进量为2.4m，过F1 断层需用时8d。

（2）煤柱损失量大。采用仰斜法过断层时需对底板预留三角煤住，总长度为18m，预留煤柱量约为500t，造成煤柱损失量大，巷道标准化质量差，经济损失达40 万元。

（3）顶板维护难度大。5201 巷过断层时需破顶岩，破岩厚度为1.5m，而施工巷道顶岩主要以混合岩层为主，岩体岩石普氏系数f ＜4.0，岩体裂隙发育，不稳定，在爆破震动作用下顶岩预留困难，很容易发生冒顶。采用传统锚杆支护难度大，效果差，加大了施工巷道过断层难度。

3 反掘法过F1断层施工技术

为了保证5201 巷过F1 断层施工安全，减少煤柱损失量，通过研究决定采用反掘法过F1 断层。

3.1 反掘法施工工艺

（1）由于2201 巷已掘进到位，从2201 巷510m 处向5201 巷施工一条运煤横贯，横贯长度为180m，巷道断面规格为宽×高=3.0×2.5m，采用综合机械化掘进施工工艺，巷道施工到位后按设计拐弯进行5201 巷反掘施工。

（2）2201 巷反掘施工9.0m 后，施工巷道底板以9°俯角边坡施工，顶板保持不变，顶板继续沿2#煤层顶板掘进，当巷道掘进11m 后施工巷道反掘揭露F1 断层。

（3）5201巷反掘到位后，施工巷道高度为5.1m，揭露断层面处煤岩厚度为3.6m，岩体厚度为1.5m；然后施工巷道沿断层下盘2#煤层顶板继续掘进过断层带。

3.2 支护工艺

为了保证施工巷道反掘揭露断层后断层面岩体稳定性，防止巷道超高处出现瓦斯集聚现象，决定采用注浆及施工人工假顶进行联合支护。

（1）注浆支护。施工巷道揭露断层后，在断层面距顶板0.5m 处施工一排注浆钻孔，钻孔深度为5.0m 且垂直煤壁布置，工作面共计布置三个注浆钻孔，钻孔间距为1.5m。注浆钻孔施工完成后，采用专用高压注浆泵向钻孔内高压注射马丽散混合液，注浆压力为1.2MPa。

（2）人工假顶施工。为了防止巷道超高处瓦斯集聚，在施工巷道距断层5.0m 处施工5 架锚索吊棚。吊棚与巷道垂直布置，吊棚间距为1.0m，吊棚长度为5.0m，吊棚平面与下盘2#煤层顶板齐平，如图2 所示。锚索吊棚施工完后，在其上方依次铺设原木，原木呈“井”字型布置，原木搭设完成后确保与施工巷道顶板接触严实。采用注浆泵对假顶间隙处注射罗克休膨胀剂进行填充。

图2 5201 巷反掘法过F1 断层剖面示意图

4 结束语

在对5201 巷过F1 断层传统施工方法存在的问题进行分析后，提出了反掘法过断层施工工艺。实际应用发现，反掘法过断层虽然增加了巷道掘进量，但无需破顶岩及预留底煤，解决了传统破顶岩时顶板维护难度大、效果差等技术难题，增加了掘进巷道煤柱回采量，提高了施工巷道过断层效率。同时，反掘施工揭露断层后，采用注浆及人工假顶等方法进行断层处顶板维护，提高了断层带附近顶板稳定性，保证施工安全，取得了显著成效。