煤矿掘进工作面过断层施工技术探究

煤矿掘进工作面过断层施工技术探究

程建国

淮河能源集团煤业公司潘二矿，安徽淮南 232087

　　摘要：煤矿矿井巷道掘进作业中会遇到断层，由于断层附近受力集中、岩性遭到了不同程度的破坏，对掘进期间的顶板管理极其不利。通过分析煤矿井下断层的成因及影响，阐述了断层的识别方法，总结出煤矿井下掘进工作面过断层的技术方法和过断层期间的巷道支护方式，对煤矿井下过断层具有一定的借鉴作用。

关键词：掘进;过断层;支护技术
　　断层主要是岩层或岩体受地壳运动发生断裂，断裂面两侧岩层或岩体发生明显位移的构造，断层分为正断层、逆断层、平推断层。断层是构造运动中广泛发育的构造形态，它大小不一，规模不等，小的不足1米，大的到数百上千米，但都破坏了岩层的连续性和完整性，因此对煤炭采掘工作带来了不同程度的影响。我矿大部分断层为正断层，当掘进工作面遇到断层时，如何能够更快的确定断层的落差、倾向、倾角及与巷道的夹角，从而为掘进工作更快的制定最佳掘进支护方案是我们研究的最终目的。

1断层破碎带对巷道施工的影响
　　断层破碎带对巷道施工的影响主要与断层破碎带规模、破碎带的地质特征及复杂的巷道轴线和断层构造线的相互组合方式有关：一是，在穿越断层破碎带地段巷道施工时，开挖难度与其他工程相比相对较大。二是，断层破碎带的存在降低了拟开挖岩体的强度和稳定性，由于断层破碎带地段力学强度相对较低，对岩层结构表面的抗滑阻力和周围岩体的稳定性产生影响。三是，由于断层破碎带具有明显的黏土化或突沙、涌水等特征，如果施工组织设计方案和施工方法不合理，极易出现大量的突沙和涌水现象。四是，断层破碎带地段地质的特殊性，也极易形成岩溶发育带和风化深槽，在断层的悬崖或陡坡处，更容易引发坍塌等事故灾害。另外，通常情况下，在煤炭巷道内部开展掘进作业时，断层带容易积聚瓦斯和水，进而对煤炭掘进带来较大困难，也使断层岩体比较破碎，为巷道支护作业带来较大的难度。
　　2 断层判别法
　　首先，当掘进迎头遇到断层时，施工单位技术人员和地质技术人员及时到现场并安排打设探孔，并根据打设的探孔数据及具体情况来绘制断层大致的素描图。其次，应用标高对比法进行重点的研究分析，对煤矿巷道内部迎头的标高以及巷道内部周围的标高进行综合对比分析，以此判定出断层的三要素。最后，坚持先探后掘，边掘边打设探孔来释放瓦斯、水，并不断修正断层的最新数据，从而更加准确的掌握断层三要素。
　 3 迎头过断层的施工技术
　　3.1 平向过断层
　　在水平巷道的掘进作业时，当掘进设备遇到断层岩体并确定方案时掘进作业人员要通过转变掘进的方位，使用巷道转弯的方式开展掘进作业。如果在巷道水平掘进作业中未能发现煤层，进而继续分析断层的类型，可以判断出该断层为倾向断层。如果断层部位内部的岩石破损比较严重，则断层就会受到强大的压力。此外，断层还会被水和瓦斯侵蚀，因而此时掘进作业不应该沿着断层开展施工。
　　3.2 倾斜巷道过断层
　　在倾斜巷道掘进作业中，掘进设备在上行和下行时遇到断层岩体时施工人员要改变巷道的坡度，以此才能保证找到对盘煤层。遇到的断层落差较小时，施工人员可以应用调整掘进坡度的方式搜寻对盘煤层。如果施工人员发现在巷道的施工作业出现丢煤问题，则需要应用短石门避开断层，以此促使设备进入煤层区域。
4 施工方法
　　4.1 上下断面顺序开挖技术

在断层破碎带巷道岩体整体稳定性相对较差，且断层破碎带规模较大的巷道工程施工中可采用此方法。施工时要在巷道上半断截面整体穿越断层破碎带地段后，方可对下半部截面巷道工程进行开挖支护。遇到断层破碎带岩石风化破碎严重，岩体整体失稳时，要先中留核心，然后对周边岩体进行环形爆破开挖。在对下半断面进行开挖时宜采用分部开挖的方式，此时，要先对中槽进行开挖，然后左右交错的对马口部位进行适时开挖，同时对下部钢架构进行跟进施工，要保证随时开挖，随时架接，随时锚喷的整体连贯性操作。

4.2 微震爆破技术

在对断层破碎带进行爆破施工时，要严格遵循药量控制、爆破段循环进尺的原则要求。对爆破猫眼位置科学设计，对用药参数合理安排，多方位做好爆破岩体安全防护措施。同时，要科学合理选择沟槽的形式，严格控制钻爆参数和起爆的顺序。

4.3 半断面台阶开挖技术

当断层破碎带地段在巷道的拱部，且巷道施工穿越断层破碎带局部或大面积地段时，采用半断面微台阶开挖技术有利于充分利用巷道的空间，提高巷道工程的施工效能。在施工开挖时为了保证断层破碎带岩体的整体稳定性，要及时进行混凝土锚喷支护，上台阶也要超前3m～5m，后拱部和下半部依据工程地质情况和施工需要同时开挖，以利于开挖断面的闭合速度，提高开挖效率。、

5过断层期间的支护方式
　　在过断层期间，是需要对断层进行支护的，而支护方式的合理性与煤矿开采工人的生命安全和开采成本都有着密切的关系，这就使其显得尤为重要，支护的方式又分为很多种例如加密支护、架棚支护、矩形锚网喷支护等方式。复杂地质中煤矿开采掘进支护技术改进时，主要从安全性、稳定性的角度出发。煤矿开采掘进支护技术实施前，需全面勘察复杂地质，了解复杂地质的分布，严格按照掘进支护方案的規定执行，必要时可以落实强制性的制度、条例，约束掘进支护的过程，强化执行相关的制度、条件，有利于维护掘进支护的安全，降低复杂地质的干扰。掘进支护技术改进中采取事前、事中控制的方法，减少事后修整的次数，支护现场要安排专门的人员监督，要求支护人员意识到复杂地质的风险，不断地完善支护方法的应用，适当地引进先进的支护技术，降低复杂地质对煤矿开采掘进支护的影响，确保煤矿开采掘进支护技术符合现场的地质条件，优化施工现场的支护环境，进而保证煤矿开采掘进支护技术在复杂地质中的工作效率。

6 巷道的最佳掘进时间的选择
　　在对巷道进行掘进的过程中，需要选择最佳的掘进时间，在工作推进过程中，需要将其分为两个阶段，顶板运动的发展分为显著运动阶段和稳定阶段，这两个阶段都有不同的形态。在显著运动阶段中，岩层的支撑力不断变化很多煤层的支撑压力会受到影响，如果不进行保护可能会发生煤层的变形，引发安全事故，不利于巷道的维护。在施工过程中需要灵活的把控施工时间，每个时间阶段内都要进行一定程度的掘进，这样才能在施工时保持良好的支护效果，也对安全性和周围的岩层防止出现破坏。

7 结束语

随着煤矿开采力度的逐渐加大，在煤矿开采工作的进展中也会出现各种各样的问题，例如冒顶、瓦斯超限、煤岩断层等等问题，在诸多问题当中，煤岩断层问题无疑是影响最大的，而面对煤岩断层问题我们要合理的采取应对措施，尽力减小其对煤矿开采工作的阻碍，进而顺利的进行煤矿开采工作。
　　参考文献：
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　　 [2]任东凯.巷道过断层破碎带支护技术分析[J].江西煤炭科技，2019（3）：172-174.
　　[3]孙鹏磊.煤矿掘进过断层技术常见问题与策略[J].能源与节能，2017（8）：132-133.