煤矿井下采掘工作面过断层技术的应用及发展趋势

煤矿井下采掘工作面过断层技术的应用及发展趋势

熊建越

贵州紫森源集团投资有限公司盘州市蟒源煤矿

摘要：矿井采掘工作的顺利性，将直接影响到煤矿开采事业发展的可持续性。在煤矿采掘的过程中，经常性的受到很多外来因素影响，地质构造是影响最为严重的因素之一。本文对煤矿井下采掘工作面过断层技术的应用及发展趋势进行分析，以供参考。

关键词：煤矿开采；采掘面作业；过断层；安全技术

引言

断层的出现，是由于地壳活动所致，若是煤矿采掘过程中遇到断层，将会受到很大的影响。首先是降低岩层整体稳定性，加大支护难度。其次是断层中的水流与瓦斯等，会引发安全事故。所以，在煤矿采掘作业中要格外注重过断层施工技术，在保障作业人员生命健康的同时，确保企业的长远稳定发展。

1断层地质对矿井采掘工作产生的影响

1.1断层地质形成的原因

断层地质的产生，主要是受到外部因素影响所致，外力是最为重要的影响因素。当外部作用力的力度超出岩层所能够承受的极限，将会导致岩层发生位移，进而表现出断层状态。形成断层的环境不同，规模也有所差异，种类更是丰富多样，所以在矿井掘进作业中，断层是最为常见的地质构造类型。矿井采掘作业实施，受到断层的位移量、分布条件以及规模大小影响较大。

1.2断层采煤的安全隐患分析

随着我国社会经济的快速发展，人们对煤炭的需求不断增加，给国内煤矿开采工作带来了巨大压力。断层地质属于连续地壳活动形成的特殊地质构造。当采矿遇到断层带时，更容易发生安全事故。通过分析研究表明，跨断层开采的安全风险大致可分为两种类型。第一，屋顶压力增大。煤炭资源开采过程中如果遇到断层带，顶板压力会增大，甚至整个通道坍塌，破坏综采工作面，最终发生大规模冒顶。因此，采用科学适用的手段加固巷道顶板，可以有效提高跨断层带开采的安全性和稳定性。第二，在煤炭资源开采过程中，如果遇到断层带，会在煤层中形成大量的瓦斯毒物和水流，通过断层中的裂缝涌入巷道，严重影响施工作业，对施工人员和国家财产安全构成极大威胁。比如巷道中的瓦斯含量过高容易导致爆炸事故，而水量过高则会造成水淹问题，两者都是严重的威胁。

2降低断层地质对矿井采掘的影响措施

2.1合理利用先进技术手段

在传承传统地质工作方法的同时，需要将先进的技术手段应用到物探工作中，对采掘过程中产生的冲刷问题、断层问题、沉缺问题、隐伏构造问题等等全面清查。对断层地质发育范围作出预测预报，分析其影响程度。基于钻探、无线传输、三维地震以及电法勘探等技术，将地质构造和地质构造的变化情况展开系统性分析，明确断层产生影响的范围，利用地测信息管理保障系统处理与评价图纸资料和基础资料。综合井巷工程、开采方案和地面地形，构建基于三维坐标的主线，完成矿山信息模型构建，实现矿井采掘的数字化支撑。

2.2提升断层地质问题应对能力

首先要选择科学化的开采设备，尽可能选择功率较大的设备，确保在矿井开采工作中，采掘设备大幅度提升切割性能。另外，要定期保养与维护开采设备，聘请专业的维护与管理人员对开采设备进行检查，保证在开采断层地质结构处的矿产资源发挥出良好的性能，如防止窜溜和防滑性能。其次要注重研究断层地质结构，增强探明地质构造的力度。动态性的跟踪地质构造变化情况，将地质构造的剖面图和平面图定期提交给地质部门和煤炭开采企业的管理部门，对不同地质环境下的生产工艺进行优化与调整，确保切实有效的将科学化措施落实到实处。最后做好超前查明工作，与采掘技术相结合，实现采掘技术的更新与完善，保障采取的挖掘工艺能够满足矿井开采需求，与断层结构相适应。

2.3深浅分带刚柔耦合注浆技术

第一，在综采面顶板断层带的表层利用钢筋网灌注混凝土的方式，使综采面顶板的强度与韧性进行提升。以此有效填补综采面中顶板断层带的裂缝，保持受力的平衡性，构成良好的保护层，预防灌注浆液时有浆液流出。第二，将有机柔性发泡性浆液灌注到综采面顶板深部的裂缝中，把深部围岩变成具有柔韧性的降压支护层，在深部强应力的影响下对高能量进行快速降解，提升围岩的整体性，提升综采面顶板的自承水平。第三，将无机钢性浆液灌注到浅部围岩内，以后效提升浅部破碎围岩的坚固度，进而饱有较高的抗变形能力。第四，在综采面顶板围岩中构成了深浅、钢度和柔韧度不等的注浆层，浅部的灌浆层变为了强度较高的板状承重架构，而深部的灌浆层则被变成柔韧度较高的降压层，深部和浅部双层支护架构共同支撑保护，提升了综采面围岩的整体性，达到长久围护综采面顶板稳固性的目的。断层地带浅部破碎部分的岩层重点汇集在0~2m，微小裂缝带岩层重点汇集在2.5~5.6m，在模拟试验的的预估下确定围岩破碎带和裂缝带的面积具有持续扩散的可能性。综合项目的具体情况，通过对深孔和浅孔较差布控的方式，深部灌浆孔为6m，浅部灌浆孔为2.4m，其中浅部孔的灌浆压力在2.5MPa，深部孔的灌浆压力在5MPa，进而达到需要的灌浆效果。

3煤矿井下采煤工作面过断技术应用发展

（1）由于棚顶故障的频繁发生，当从棚顶这一块排查时，有必要注意棚顶管理的有效性。可以选择支柱控制顶部并安排开放式钢梁支撑。当采煤工作面遇到正常断层时，可以选择下板和上板顶部的方法。棚屋距离为0.2m和0.6m。增强支撑强度的同时，也能以防止泄漏。采煤后，必须及时加强支撑煤层工作面的支柱，减小上板暴露时间，确保支柱初始支撑力符合规定标准，支架完全连接，支持支柱以防止故障，维持断层上下的稳定性而避免出现下沉的情况。有必要确保支撑故障的移动钢梁和支柱的情况，达到一次性支撑，保护屋顶的完整性。当棚顶破损而无法被支撑时，则每对n形钢梁之间需要一个四柱木梁矩形棚。木梁选择为18cm×3m，由优质原木制成。（2）与工作面过断层相关的管理措施。煤矿矿井采掘工作面多断层是否成功，将会对作业人员的生命与健康产生最为直接的影响。所以在作业环节中，要始终秉承安全第一的思想，注重对作业人员的安全培训工作，强化作业人员的操作技能与判断能力，积极更新与创新先进的技术手段，优化生产设备，将安全生产理念落实到实处。此外，还需要从以下几个角度着手，完成管理水平提升。①坚决杜绝作业人员空顶冒进，保障作业环境安全，提升支护设备的牢固程度。②禁止将支柱设置在浮煤或者是浮矸位置，在作业时间内不能对空顶区实施摘柱作业。③制定与落实敲帮问顶制度，由专业的人员对制度的落实情况展开监督与指挥，派遣三人及以上人员共同完成破碎断层带作业。④提高安全隐患预警能力，当存在威胁到作业人员生命安全的情况发生时，要在最短的时间内组织人员撤离到安全区域，无危险之后再恢复作业。

结束语

在断层开采煤炭时，综采工作面的施工质量直接影响了煤炭开采通道的安全，为提高断层煤田开采的效率，施工企业就必须根据煤田的地质情况，制定科学合理开采方案，在施工过程中做好开采通道顶板管理工作，为施工人员创造安全的工作环境，从而保证他们的人身安全，同时也保证施工单位的经济效益。

参考文献

[1]袁金星.浅析矿井采掘工作面过断层技术[J].科技风,2019(26):131.

[2]贺朋帅,涂政.煤矿井下过断层施工技术及安全技术措施研究[J].技术与市场,2019,26(02):119+121.

[3]宋巍.煤矿井下采掘面过断层的技术措施[J].能源与节能,2019(01):184-185.

[4]张大辉.煤矿井下过断层技术浅析[J].煤,2018,27(08):81-82.

[5]杨泰林.煤矿复杂地质条件下过断层技术浅探[J].矿业装备,2018(02):50-51.