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

林旭

永煤集团顺和煤矿 河南省永城市 476600

摘要：我国的煤矿分布较广，煤炭产量与质量都比较高，但是煤矿丰富地区的地质条件复杂，煤层分布不均匀，而现代产业发展对煤矿资源的需求量加大，为了更高效的采煤，就必须对开采工作面进行技术优化，尤其是遇到断层等情况，必须要合理应用过断层技术，加强安全支护，保障矿井正常的回采和连续掘进。

关键词：煤矿井下；采掘工作面；过断层技术

引言

煤矿出现断层是一种自然现象，因为岩层结构与受力强度不均匀，就会出现不抗力的破裂情况，产生岩层断裂的断层现象。煤矿层中的断层都是破碎的岩石构造，存在不稳定因素，煤矿开采中遇到断层工作面是比较危险的，因为断层的岩层不完整，开采的时候如果没有提前处理断层，做好支撑防护工作，采煤作业连续掘进的话，则很容易出现塌方等严重的矿井安全事故。而采煤工作面的过断层技术就是针对断层而做增加的支护措施，提高采煤工作的安全性，让煤矿开采作业能够保持高效率。

1采煤工作面过断层的具体方法

具体技术方案如下:1)注浆加固:工作面回采至距断层15m时，在工作面向断层区域打设注浆钻孔，钻孔参数为D30mm×15000mm，钻孔间距为2500mm，钻孔在距底板1．2m处打设，并在工作面两巷内采用长短孔向工作面两侧中部进行注浆，浆液采用水泥浆，水灰比为0．5，水泥采用325号普通硅酸盐水泥。2)切底过断层:工作面回采至距断层20m时，开始采用台阶式采煤工艺，及采煤机下行割底煤，采煤机前滚筒顺着顶板割顶煤，后滚筒不沿底板割底煤，以此形成台阶。断层区域的煤层厚度约为3．5m，现为工作面推进通过断层为例进行具体说明:在工作面推进通过断层下盘至上盘的过程中，保障采煤机每刀的拉底量为50～100mm，工作面以3°的俯角向前推进，采用“卧三刀、平三刀”的方式进行割煤作业。工作面回采初期采用2°的起坡角进行割煤，起坡位置在运输巷口180m的位置处，工作面调整斜长为35～50m，开始初期对面内37～71号液压支架进行调整，回采初期设置采煤高度为3．5m，变坡调整后将采煤高度降为3．0m。

2断层形成的原因

主要原因是地质活动对岩石施加的力超过了可用力。这会导致岩石中的裂缝和位移、裂缝和更多接缝以及断面层。当地理处于活动状态时，将移动装配图层。它可以分为正向和负向滑动的层。当盘子掉下来，倒档上升时，这种类型的分层结构被称为。(1)适用去除方法的现场是煤层提升管，导致施工现场方向出现空洞。将车道顶部移至组合时，车道顶部的位置与横向层下方的雨刷顶部直接冲突。后退挑定法示意图如图1所示：

图1后退挑定法示意图

3断层产状的判断

故障判断方法有两种:①直接判断法。该方法适用于影响范围较小的故障。工作人员应综合分析煤岩体结构，注意断层的衍生结构，进而确定断层的产状和影响。断层衍生构造可分为划痕、牵引和褶皱，断层破裂可根据触摸直接确定。此外，工作人员还应关注煤层群特征、煤层结构、物性等信息，利用层间间隔快速识别断层位置。②间接判断法。受地质、水文条件影响，井下开采环境复杂恶劣，很多断层的发生无法直接判断，需要工作人员寻找科学有效的判断依据。规则推理法根据工作面掘进经验总结故障特征，判断采掘中遇到的故障。这种方法是主观的，可以作为辅助判断依据。成图分析方法需要在地质资料图中标注出出露的断层位置等信息，并根据经验做出判断。随着科学技术的不断发展，越来越多的新技术被应用于工作面的故障判断。发射波法可以利用不同结构中电磁波能量和频率的数据变化来判断故障的发生。

4煤矿井下开采工作面过断层技术的安全应用措施

4.1工作面水源灾害的防治

煤矿的采煤工作面掘进过程中，如果遇到断层地质接近地下含水层的时候，必须先对含水层区域做好隔断防护工作，提前规避矿井渗水等危险事故的方式，保障采煤施工进度的稳定。断层地质是引发井下工作面的水源灾害的重要因素，在应用过断层技术隔绝含水层与矿井的时候，必须提前做好整体勘测规划，对含水层进行综合考察，了解地下水文的分布状况，开采施工时提前做好防水、排水措施，防止井下积水、渗水，让采煤掘进工作可以顺利开展。如果发现断层引发的地下水倒灌，需要立即采取措施，疏散井下作业人员，并排出地下水，防止地下水冲刷、侵蚀造成的矿井坍塌等严重事故，保证采煤作业人员的生命安全。同时，采煤的生产队管理人员要针对每天的掘进速度，地质层的结构变化以及天气降雨情况，采煤质量等，进行综合的勘察检测，对井内工作面进行实时的监控管理，全面掌握地下水的水情变化，如果地下水水位超过警戒线，出现异常水位，就需要立刻上报管理中心，采取紧急措施进行防治，降低矿井的安全隐患。为了更好地应用过断层技术，加强工作安全防护，采煤作业人员必须要深刻意识到“安全生产”的第一指令，按照规范操作，保证科学作业，避免过断层技术应用不当导致的矿井安全事故。

4.2割煤速度的控制

矿井断层的开采作业对采煤技术有着严格的要求，因为断层的地质复杂，碎裂程度不明，容易引发一系列的安全事故，加重企业的生产成本和威胁工人生命。所以在工作面应用过断层技术时，必须要严格测量煤矿的断层采高高度，一般的断层采高高度都是在2-2.2m的范围内，如果遇到超高情况，工作面过断层开采时，采煤设备必须保持低速的割煤作业速度，以2m/min的速度为标准，保证断层工作面的稳定。在过断层作业过程中，采煤机师傅要密切关注开采工作面的支架防护情况，是否会出现大量的泥石掉落，支架松动等情况，如果出现大面积的落石则需要立即停机，找专业人员检测判断开采是否可以继续进行，等确认安全之后再进行断层开采施工。

4.3做好瓦斯的监测与防治工作

瓦斯的监测与防治煤矿井下开采作业，除了要预防断层与地下水的安全隐患之外，矿井内的瓦斯也是引发煤矿事故的重要因素之一。不管是瓦斯浓度超标，还是明火造成的矿井瓦斯爆炸，都会严重威胁到采煤工作人员生命安全，直接影响煤矿企业的综合效益。而煤矿断层中出现瓦斯事故的频率较高，必须要妥善处理过断层的瓦斯问题，才能更好地保障煤层开采的安全推进。在煤矿的过断层作业中，采煤人员必须要做好瓦斯浓度监测措施，保证开采掘进时能够实时监测瓦斯的浓度数值，对断层瓦斯浓度积聚较高的范围，做好排气疏散等紧急处理措施。一旦瓦斯监测设备反映出瓦斯浓度超标，则需要立即停止采煤作业，切断工作电源，迅速安排井下人员撤离，等断层工作面的瓦斯浓度降低，排除安全隐患之后，才能重新进入井下作业。

结束语

根据110106工作面断层的具体特征，通过数值模拟分析断层活化特征及规律，确定工作面距断层前后15～20m的区域为断层对工作面的主要影响区域，结合数值模拟结果设计工作面过断层方案为注浆加固+切底法。根据技术方案实施后的现场观测可知，工作面过断层技术保障了工作面顺利通过断层区域。

参考文献

[1]上官少波.煤矿井下采煤工作面过断层技术应用研究[J].江西化工,2020(01):171-172.

[2]陈云凡.回采工作面过断层技术应用探究[J].江西化工,2019(06):306-307.

[3]宋晓斌.煤矿井下采煤工作面过断层技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2019(22):49.

[4]高矿斌.煤矿井下采煤工作面过断层技术应用研究[J].中国高新科技,2019(20):68-70.

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