淺談煤礦掘進(jìn)快速過斷層技術(shù)與支護(hù)安全

（山西靈石華苑煤業(yè)有限公司山西靈石，山西 晉中 031300）

淺談煤礦掘進(jìn)快速過斷層技術(shù)與支護(hù)安全

張鳴慶

（山西靈石華苑煤業(yè)有限公司山西靈石，山西 晉中 031300）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國內(nèi)對(duì)煤礦的需求逐漸增大，而且我國的煤礦資源也比較豐富，讓煤礦業(yè)也隨之得到了發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)煤礦掘進(jìn)能夠高效且安全，確保礦井生產(chǎn)能夠接替正常，就要不斷提升掘進(jìn)機(jī)械化裝備的水平，盡量避開斷層結(jié)構(gòu)，從而降低斷層結(jié)構(gòu)對(duì)煤礦掘進(jìn)的影響力度。

過斷層；支護(hù)；掘進(jìn)

引言

形成斷層的原因有很多，但其主要的原因還是在采礦中，人為破壞了原有巖層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致原有巖層所需要承受之力遠(yuǎn)高于本身所受之力的極限，引發(fā)巖層結(jié)構(gòu)的破壞或者破裂，最終形成了巖層裂縫，而當(dāng)破壞達(dá)到一定程度，所產(chǎn)生的裂縫就會(huì)相互連接，進(jìn)行生成了斷層面。

一、 斷層預(yù)測(cè)技術(shù)

在進(jìn)行掘進(jìn)的時(shí)候，另一盤煤巖層的變化時(shí)常都會(huì)由前方隱伏引發(fā)，例如當(dāng)斷層具有較大落差時(shí)，斷層另一盤煤層就不能被直接看到，所以，進(jìn)行斷層性質(zhì)以及斷距的判斷以便于斷失翼煤層的尋找，這也成為了一些掘進(jìn)方的關(guān)鍵所在。在實(shí)際的掘進(jìn)工作中，可以采取的方法具體分別為以下幾種：

（1）煤巖層層位比較法：該方法需要根據(jù)礦井標(biāo)志層和煤層及其頂?shù)装宓奶卣鳎瑢?duì)比分析出巷道已經(jīng)揭露斷層的兩盤煤巖層，從而判斷出斷層性質(zhì)以及其斷距，并根據(jù)其判斷結(jié)果進(jìn)行斷失翼煤層的尋找。

（2）斷層面構(gòu)造特征法：在形成斷層的過程中，牽引褶曲、羽狀的斷裂、平行的小斷層、斷層擦痕以及斷層礫巖往往都會(huì)出現(xiàn)在斷層面及其附近兩側(cè)，因此可以利用這些所產(chǎn)生的構(gòu)造特征判斷出斷層性質(zhì)的，同時(shí)也能推斷出斷失煤層方向。

（3）規(guī)律類推法：可以通過查看當(dāng)前礦區(qū)目前已有的豐富地質(zhì)資料，從而幫助推斷新揭露斷層性質(zhì)，進(jìn)而幫助斷失翼煤層的尋找。

（4）作圖分析法：就是在剖面和水平切面或者是煤層底板等高線圖上填繪出新揭露的斷層，并將其和同一煤層的鄰近巷道已掌握的斷層資料相互聯(lián)系和對(duì)比，也可以和鄰近煤層的同一水平巷道相聯(lián)系和對(duì)比。當(dāng)已揭露并證實(shí)的斷層產(chǎn)狀與之對(duì)比的斷層產(chǎn)狀大概一致，同時(shí)在高線圖上有能得到連接，那么就可以大致判斷出該新斷層或許是之前就早已查明的斷層的延伸，這就是利用已有的相關(guān)資料進(jìn)行新揭露斷層性質(zhì)以及大致落差的確定。

（5） 生產(chǎn)勘探法：定期分析出當(dāng)前所有機(jī)掘巷道的地質(zhì)條件，根據(jù)對(duì)比鉆探和物探以及層位，或者鄰近巷道斷層賦存等方式，進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出下個(gè)月掘進(jìn)施工中可能會(huì)遇見的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的，并通報(bào)出其斷層落差和產(chǎn)狀、走向以及其巖性等相關(guān)信息，然后根據(jù)其預(yù)測(cè)做好機(jī)掘巷道的超前預(yù)防工作。

在實(shí)際生產(chǎn)的時(shí)候，通常都會(huì)使用到上述的幾種方法進(jìn)行綜合性的分析和判斷，這樣才能相互補(bǔ)充，得出更加精準(zhǔn)的信息，并加以驗(yàn)證，防止因?yàn)椴磺‘?dāng)?shù)呐袛嗵幚頂鄬?，進(jìn)而引發(fā)出現(xiàn)安全問題和無效進(jìn)尺現(xiàn)象，從而促進(jìn)煤礦的快速掘進(jìn)。

二、 快速過斷層技術(shù)

以斷層特征為依據(jù)，同時(shí)結(jié)合和巷道頂?shù)装鍘r性的差異，需要一次性通過斷層的時(shí)候就利用提前挑頂或者臥底的方式進(jìn)行，如果有些地方出現(xiàn)硬巖露頭，那么就應(yīng)該將其周圍部分進(jìn)行截割，并讓其墜落。但是當(dāng)綜掘機(jī)在截割巖的過程中，不能夠進(jìn)行超負(fù)荷工作。機(jī)器在行走過程中，不能進(jìn)行切割操作，這樣要求的目的是為了避免出現(xiàn)切割載荷加大，進(jìn)而損壞切削減速機(jī)。在進(jìn)行切割的過程中，尤其是在切割硬巖的情況下，要保持良好的鏟板和后支撐接地狀態(tài)，并使得其振動(dòng)減少，避免截齒超前磨損現(xiàn)象的出現(xiàn)，影響切割效率。切割頭只有在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，才能進(jìn)行截割巖。切割頭不能帶負(fù)荷啟動(dòng)，其推進(jìn)速度一定要保持在合理狀態(tài)，不能太快，嚴(yán)禁出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。當(dāng)切處在最低工作位置的情況下，割頭一定不能將鏟板抬起。

掘進(jìn)面在過斷層的過程中，尤其是過下壓正斷層的時(shí)候，采用的方法可以是后退臥底法，也就是下盤臥底和挑頂上盤，施工過程中需要按照腰線的設(shè)計(jì)嚴(yán)格進(jìn)行，這種方法通常是在小斷層和厚煤層的開采中使用的過斷層施工方法。當(dāng)煤礦開采所產(chǎn)生的斷層面引發(fā)位于掘進(jìn)施工方向上方的煤層出現(xiàn)下移的時(shí)候，用該種方法就可以很好的解決過斷層技術(shù)的問題，而且使用該臥底技術(shù)，可以讓掘進(jìn)巷道頂部和斷層面的上盤煤層頂板相互契合，讓掘進(jìn)工作得以順利進(jìn)行。與此同時(shí)，還需要適當(dāng)使用如錨桿和架棚等的護(hù)頂工具，實(shí)現(xiàn)頂層支撐的作用，在下盤巷道超高的位置及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)打錨網(wǎng)的支護(hù)，上盤挑頂掘進(jìn)，同時(shí)也要確保其巷道的高度，并且需要補(bǔ)打錨索加強(qiáng)兩盤結(jié)合處的支護(hù)。

當(dāng)掘進(jìn)面需要過上跳正斷層的情況下，可以采用直接割頂法，也就是利用綜掘機(jī)直接把下盤煤、上盤頂板跳至到下盤或頂板，并可根據(jù)斷層落差來進(jìn)行臥底量的確定，從而避免在施工中因?yàn)橄卤P煤層冒頂而導(dǎo)致冒落傷人的現(xiàn)象出現(xiàn)。

在掘進(jìn)的時(shí)候，時(shí)常都會(huì)遇到這樣的斷層，即具有較大硬度的巖石和較大的落差，但是為了在快速過斷層的同時(shí)又不造成綜掘機(jī)的損壞，這就需要綜掘機(jī)預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)巷道地質(zhì)額準(zhǔn)確率不斷提升。下坡斷層，在進(jìn)行提前的破底施工的時(shí)候可以依斷層落差按照坡道，一旦掘到斷層的另一盤的時(shí)候，掘進(jìn)面會(huì)為全煤。上坡斷層，提前挑頂施工就需要根據(jù)斷層落差并按照坡度進(jìn)行，當(dāng)掘到斷層的另一盤的時(shí)候，掘進(jìn)面也會(huì)是全煤。不斷優(yōu)化和完善綜掘機(jī)過斷層的施工工藝，進(jìn)而防止出現(xiàn)綜掘機(jī)截割堅(jiān)硬頂板巖石的現(xiàn)象，進(jìn)而讓其過斷層的時(shí)間得以縮短，同時(shí)也對(duì)綜掘機(jī)炮頭和截齒進(jìn)行了有效保護(hù)。

三、 斷層支護(hù)安全

斷層帶圍巖破碎，因此需要進(jìn)行有效的斷層支護(hù)，可以利用現(xiàn)有的支護(hù)材料。臨時(shí)支護(hù)就是利用綜掘機(jī)液壓系統(tǒng)所進(jìn)行的綜掘機(jī)臨時(shí)支護(hù)托梁器的自行研制，作為臨時(shí)支護(hù)的方式，也就是利用截割頭和托梁器托鋼帶相結(jié)合，而且因?yàn)橐簤簷C(jī)械和電控雙閉鎖是綜掘機(jī)的截割頭所采用的裝置，因此可以提升臨時(shí)支護(hù)的可靠性和安全性，而且相比傳統(tǒng)前探梁的臨時(shí)支護(hù)方式，該種臨時(shí)支護(hù)更突顯出它所具有的安全可靠，此外還能夠有效降低施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。永久支護(hù)，其巷道的凈寬為3.5m，凈高度為2.4m。經(jīng)計(jì)算可知，錨桿需要選擇全螺紋為1200mm×2200mm等的強(qiáng)錨桿。其頂板錨桿之間應(yīng)該是800mm×800mm的排間距，幫間排距則是800mm×900mm，錨桿方式是樹脂加長錨固。采用M型鋼帶的頂板支護(hù)，長為3500mm,寬為140mm，厚度為50mm；兩幫鋼帶也是采用M型鋼帶，長為2100mm,寬為140mm，厚度為3.25mm。其托盤是采用厚度為10mm，并且能相配于M型鋼帶的強(qiáng)度型號(hào)的專用托盤，面積應(yīng)該大于110cm2。錨索長為6.0m，并相配于12號(hào)槽鋼托梁且不低于0.8m，錨索應(yīng)該以1600mm×2000mm來布置其間距，在復(fù)合頂板和斷層破碎帶處布置錨索五花。采用新式鋼筋塑料的復(fù)合網(wǎng)作為其金屬網(wǎng)，型號(hào)需要相配于掘進(jìn)的循環(huán)進(jìn)尺，50mm×50mm應(yīng)該是網(wǎng)孔規(guī)格，進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)接應(yīng)該采用14號(hào)的鐵絲雙股，每聯(lián)接一處則需要間隔200mm。

結(jié)語

總而言之，在煤礦掘進(jìn)過斷層中，既要不斷優(yōu)化其相關(guān)技術(shù)方法和施工工藝，并且因地制宜的采用合理的技術(shù)，確保礦井正常順利進(jìn)行，也要合理加強(qiáng)支護(hù)，以確保掘進(jìn)安全。

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