摘 要：文章以福建省天湖山能源公司曲斗二號井基建工程復(fù)雜地質(zhì)條件為例，總結(jié)破碎圍巖條件下井巷施工存在的問題，提出圍巖破碎巷道掘進施工的措施及有效做法，望對礦井掘進施工有所借鑒。

關(guān)鍵詞：破碎圍巖；巷道掘進；頂板控制；施工方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.119

1 破碎圍巖情況簡介

曲斗礦二號井建設(shè)分基建和技改兩部分，福建省197煤田地質(zhì)勘探隊（東辰地質(zhì)勘查院）在《福建省永春縣天湖山礦區(qū)上姚井田煤礦詳查（最終）地質(zhì)報告》中指出“本區(qū)斷層發(fā)育，主要以緩傾角斷層為主。根據(jù)性質(zhì)劃分為二組：滑脫斷層有F1、F4、F6；推覆斷層有F0、F5。此外北東向的高角度斷層有F8正斷層、F9逆斷層等”。該工程在井巷施工過程中經(jīng)常遇到斷層、破碎帶，主、付上山及+600標(biāo)高以上的水平開拓、絞車房、變電所等掘進工程，架棚支護率高達90%以上，且多次發(fā)生較為嚴(yán)重的冒頂，是圍巖破碎巷道掘進施工的典型案例。例如主付上山施工過程中，由于碰到斷層、破碎帶，發(fā)生冒頂并伴隨淋水無法通過，被迫停止，轉(zhuǎn)而從地面先掘通風(fēng)井后實施下山施工來實現(xiàn)貫通。

2 破碎圍巖施工常見的問題

破碎圍巖井巷施工常見以下問題：一是未充分考慮巷道二次成巷斷面要求，在進行二次成巷施工過程中需刷幫、挑頂，對巷道圍巖形成二次破壞，從而增加二次成巷的施工難度及成本；二是對施工過程中的地質(zhì)條件變化預(yù)判不足，論證、分析不到位，尤其是在碰到大的斷層等情況時，施工方法不得當(dāng)，安全技術(shù)措施不到位，造成大面積冒頂；三是支護方式及支護質(zhì)量不滿足破碎圍巖井巷施工要求，如棚架連接不牢固，背幫背頂不嚴(yán)實，支護整體性差，隨著時間推移，圍巖應(yīng)力產(chǎn)生變化，造成倒棚或片幫、冒頂。

3 破碎圍巖施工主要技術(shù)措施及方法

3.1 根據(jù)巷道斷面設(shè)計要求，充分考慮二次成巷需求，盡量一次成巷

在圍巖應(yīng)力變化不大但需進行砌碹二次成巷的較破碎區(qū)域進行井巷掘進時，應(yīng)一次性掘出砌碹斷面，進行砌碹成巷時避免二次刷幫、挑頂。在遇到大斷層等容易產(chǎn)生冒頂區(qū)域進行巷道掘進時，應(yīng)考慮臨時支護后的凈斷面滿足二次成巷斷面要求，進行砌碹成巷時可以不拆棚，直接將原有臨時棚架支護包在碹體內(nèi)，避免拆棚造成冒頂事故，提高施工安全系數(shù)及工程進度。如曲斗二號井首采區(qū)上部車場等巷道掘進時，未一次性掘足砌碹斷面，半年后進行砌碹永久支護時大部分都需拆棚、刷幫、挑頂，造成大量的片幫、冒頂，而且每一次放頂后都必須用大量坑木進行臨時控頂，增加了施工難度及成本，安全系數(shù)也大大降低。

3.2 加強地質(zhì)分析，因地制宜采取相適應(yīng)的施工方法

3.2.1 采用短掘短砌施工方法

巷道圍巖應(yīng)力變化大、周期短的掘進巷道應(yīng)采用短掘短砌施工方法，即掘進施工上取消臨時支護，全斷面掘完后立即組織砌碹封閉，有效減少圍巖暴露時間，減緩圍巖應(yīng)力變化，提升巷道支護強度，同時降低二次成巷的施工難度、成本投入。采用短掘短砌施工時應(yīng)注意控制掘進步距，縮小空頂面積，確保施工安全。

3.2.2 采用局部小斷面超前掘進施工方法（導(dǎo)硐法）

車場、交岔點或機房硐室掘進施工時可采取此法，此法起到了控制圍巖暴露面積，縮短圍巖暴露時間的作用，降低了工作面初期的支護難度，為工作面的正常支護贏得寶貴的時間。例如：在穩(wěn)定性差的破碎巖層中掘進交岔點時，不允許一次暴露的面積過大，可采用導(dǎo)硐施工法，先以小斷面導(dǎo)硐將交岔點各巷口、柱墩、邊墻掘砌好后，從主巷向岔口方向挑頂砌拱，為了加快施工速度，縮短圍巖暴露時間，中間巖柱暫時留下，待交岔點刷砌好后，最后用放小炮的方法把它除掉。

3.2.3 采取超前插管形成人工假頂?shù)闹ёo方法（撞楔法）

在巷道即將掘進到破碎巖層易發(fā)生冒頂區(qū)域時，先緊貼工作面架好支架，再從頂梁上部及棚腿兩側(cè)打入一排前端尖形的鋼管（或鋼釬、錨桿等），超前插入圍巖起加固作用，然后挖一段，再打入一段，使插管前端始終保持超前工作面插在巖層內(nèi)，以防止冒頂、片幫。待挖入一架棚的空間后立即再緊貼迎頭架好一架棚，并用拉桿、扒釘釘牢，如此循環(huán)，使巷道穿過破碎巖層。撞楔法在曲斗二號井首采區(qū)掘進施工時多次應(yīng)用，效果顯著，在新掘巷道遇到斷層臨水區(qū)域易片冒，幫頂難于控制時，將鋼釬或錨桿（視圍巖狀況而定）作為超前支護材料，用風(fēng)鉆超前打入巖體內(nèi)，實現(xiàn)超前控頂，冒頂區(qū)域整修時一般使用廢舊鋼管削尖用大錘打入或風(fēng)鉆頂入，實現(xiàn)超前控頂。撞楔法應(yīng)根據(jù)圍巖狀況合理布置插管密度，并控制好循環(huán)步距。整修斷層冒頂時，可將撞楔法和掏硐法結(jié)合應(yīng)用，先采用撞楔法局部控制冒頂區(qū)域的冒碴，再采用導(dǎo)硐法分區(qū)域掏小硐進行砌碹支護。

3.3 根據(jù)圍巖條件采用合適的破巖方法

破巖方法對巷道圍巖破壞影響巨大，在破碎、松軟圍巖條件下最好采取人力破巖或用風(fēng)鎬破巖，其次應(yīng)采取控制爆破技術(shù)，針對施工中圍巖破碎情況，采用控制炮眼深度、間距，嚴(yán)格控制裝藥量，必要時增打周邊空眼，采用切割預(yù)裂爆破技術(shù)，降低爆破對圍巖的破壞程度。采用短掘短砌、導(dǎo)硐法、撞楔法施工時更應(yīng)視現(xiàn)場條件采用合適的破巖方法，既要減少對巷道圍巖的破壞，又要確保后路原有支護不受破壞。

3.4 明確支護方式，確保支護質(zhì)量

在破碎圍巖巷道掘進施工過程中應(yīng)加強地質(zhì)條件分析，合理設(shè)計支護方式，明確支護施工質(zhì)量要求，條件發(fā)生變化時應(yīng)及時制定安全技術(shù)措施改變支護方式，確保支護安全。破碎圍巖區(qū)域掘進施工的背幫、背頂環(huán)節(jié)極其重要，尤其是在風(fēng)化帶或淋水帶，如果幫、頂未背嚴(yán)實，就會經(jīng)常掉碴，久而久之就會使得棚架逐漸失去穩(wěn)定性，進而發(fā)生冒頂，背幫、背頂?shù)牟牧峡捎冒雸A木、竹籬笆，淋水處應(yīng)適當(dāng)使用袋裝木屑，總之以不漏碴為原則。如曲斗二號井上姚風(fēng)井在風(fēng)化帶掘進時由于幫、頂背得不夠嚴(yán)實，經(jīng)常出現(xiàn)掉碴，經(jīng)過一段時間積累后，在離硐口15米處終因掉碴太多棚架失穩(wěn)，頂板來壓推倒棚架形成大范圍冒頂，并最終冒通地表。

參考文獻：

[1]吳再生，劉祿生.井巷工程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005：222-224.

作者簡介：涂友源（1978-），男，本科，采礦工程師，研究方向：井巷工程施工。