淺談地測技術在綜采工作面過大斷層中的應用

景瑞波

(西山煤電(集團)公司 杜兒坪礦，山西 太原 030022)

西山煤田是我國揭露斷層數(shù)目最多、受其影響最嚴重的區(qū)域，杜兒坪礦是西山煤田斷層最發(fā)育的地區(qū)之一。截止目前，井田內已查明落差＞5 m 的斷層21條，落差在2 m 左右的斷層甚多。生產落差＞2 m 的斷層往往會給綜采工作面頂板管理帶來困難，經常出現(xiàn)壓死支架的事故，甚至造成支架上方發(fā)生不同程度的冒頂，嚴重制約礦井安全生產。

1 工作面概況

68304 工作面位于西山煤電(集團)公司杜兒坪礦北三8#煤盤區(qū)，采用傾斜長壁后退式綜合機械化采煤方法進行回采。工作面可采走向長1 087 m，傾向長231 m，煤層厚度4.81 m，可采儲量124.1 萬t，為杜兒坪礦主要采場。煤層頂板為3.0 m 厚的廟溝灰?guī)r，回采時，煤層傾角1° ～14°，平均傾角7°。工作面共揭露斷層23 條，全部為正斷層，落差在0.6 ～3.3 m，其中F1、F13斷層落差2.8 ～3.3 m，走向近乎一致，在工作面內可能連接成為1 條斷層。由于2 條斷層落差較大且走向與工作面走向近似平行，將會對回采造成極大影響。

因此，制定過大斷層的技術方案對礦井的安全生產起著決定性作用。

2 過斷層技術方案

2.1 沿斷層面掘送探巷

提前在68304 機軌合一巷F1斷層揭露位置開口，順F1斷層面沿下盤頂板掘送1 條斷層探巷，探明F3和F14兩條斷層在工作面內的走向和落差。探巷設計長度340 m，實際施工長度346 m，大致可分為AD、BE、EF 三段。探巷掘進采用全斷面一次成巷的炮掘施工方法。探巷斷面為距形斷面，寬高均為2.6 m，頂板使用d20 mm ×L1 800 mm 螺紋鋼錨桿配合W 型鋼帶托板進行支護，距幫0.4 m，三花布置，縱間距1.5 m，同時打注d21.6 mm ×5 300 mm 錨索加強頂板支護，錨索布置為矩形布置，排距3.0 m。煤幫采用2. 0 m ×2. 4 m 菱形金屬網(wǎng)配合d20 mm × L 1 800 mm 螺紋鋼錨桿、W 鐵片進行支護，1 排3 根幫錨，最上面1 根幫錨距頂0. 3 m，間距1. 0 m，排距1.0 m。

2.2 煤體加固

為防止采煤工作面過探巷時大面積滾幫造成冒頂，確保支架頂梁從斷層上盤頂板逐步過渡到斷層下盤頂板，探巷掘送完畢后，對其進行二次加固。

斷層探巷A-C、E-F 段(共260 m)架設“井”字型木垛，C-D、B-E 段(共86 m)打設點柱支護。巷道所架木垛順巷道采用4 m 圓木，垂直工作面采用3 m 圓木，采幫側用0.5 m 的鴨嘴點柱支撐，一梁兩柱，間距3 m，使木垛成緩上山，木垛間距1 m，木頭點柱垂直頂?shù)装宕蛟O在巷道中央，點柱間距3 m。“井”字型木垛每兩層必須搭接，搭接長度保證0.5 m，木垛最上層配合半圓木和木楔接頂，并用d12.5 mm 鋼絲繩3 道繩卡固定將木垛和錨索連接成一整體，鋼絲繩必須處在張緊狀態(tài)，確保牢固。

2.3 過探巷采煤工藝

根據(jù)探巷內揭露斷層情況，按落差大小可將巷道分為3 段，A - C 段(1#～120#支架)落差2.0 ～3.4 m，C-D 段(121#～137#支架)落差＜2.0 m，E -F 段(95#～137#支架)落差1.2 ～2.8 m，全部采用快速通過的方法通過。具體施工工藝如下:

1)工作面回采至距斷層20 m 處時必須調直工作面，將采高降至3.0 ～3.2 m，以采煤機能剛好通過為宜，且保證工作面機尾比機頭超前5 m 推進。

2)先通過E-F 段斷層，斷層從機尾揭露后，揭露點隨回采逐步向機頭移動，保持工作面機尾比機頭超前5 m，使斷層在工作面揭露面積達最小值，以確?；夭蓵r工作面頂板能得到有效控制。

3)再通過A-D 段斷層，當工作面過完E-F 段斷層后，回采時工作面機頭多返刀，將工作面調成機頭比機尾超前5 m，使斷層在工作面揭露面積達最小值，逐步推進通過此斷層探巷。

4)工作面推進過程中揭露斷層過渡地段，通過斷層上盤部分采高可大于3.2 m，但此處支架必須有效支撐頂板，最大采高不得超過4.2 m。

3 地測技術的應用

3.1 物探和鉆探

斷層探巷掘送過程中，利用YTR(D)型瑞利波探測儀對前方地質異常體進行了探測，在C#、D#、E#及3#測點處均發(fā)現(xiàn)了異常，結合資料證實C#、D#、E#測點處異常點為斷層分岔、合并點，3#測點處異常點為F13斷層主斷面位置。

在物探結果、地質資料綜合分析基礎上，利用KHYD75 型巖石電鉆對探巷進行了鉆探，掘進過程中在3#測點附近施工鉆孔5 個，上下呈排布置，傾角-5° ～+5°，孔深12 ～15 m，通過打鉆確定了F13斷層的位置。探巷施工完畢后，在2#～3#測點之間施工鉆孔12 個，孔間距5 m，傾角-3° ～+3°，孔深10 ～40 m，通過打鉆進一步確定了F13斷層的延伸方向、落差及傾角。

3.2 測量頂板標高

斷層探巷施工完畢后，在之前探巷內已有測點的基礎上再加測標高，保證每20 m 有一個頂板標高，工作面回采至距探巷30 m 位置時，每隔兩天每10 道支架跟蹤測量一次工作面頂板標高，把探巷與工作面頂板標高進行對比分析，結合煤層產狀，進一步確定出探巷內對應工作面位置斷層的整體落差，以便針對通過落差3.0 m 以上斷層位置時，可以提前采取有效安全措施。

3.3 繪制平、剖面圖

根據(jù)工作面和斷層探巷所測頂板標高，繪制煤層頂板等高線，根據(jù)等高線疏密情況分析判斷工作面內可能賦存的其它地質構造，如等高線密的區(qū)段很可能賦存有斷層、急傾斜單斜等構造，需通過降低采高、提溜子、預注漿等措施加強頂幫支護，確保工作面支架能有效支撐頂板和煤幫。工作面等高線較稀疏，反映出工作面內賦存其它地質構造的可能性不大。

回采至距探巷30 m 位置時，每兩天調查一次工作面回采進度、采高、煤巖層結構、頂板、煤幫等資料，繪制出詳細的平、剖面圖，及時準確地反饋井下生產情況，以便隨時掌握工作面回采進度、采高、煤層變化、頂?shù)装遄兓?、空頂、滾幫等情況，針對特殊地段采取有效措施，確保礦井安全生產。

4 結 論

杜兒坪礦北三8#煤盤區(qū)68304 工作面沿斷層走向掘送探巷，提前對斷層上下盤頂幫進行有效支護，并結合地質、測量、物探、鉆探等多種技術手段，安全快速通過了大斷層，該技術解決了杜兒坪礦以往過大斷層停產、冒頂?shù)碾y題，保證了礦井的安全生產，值得推廣。

［1］ 楊海明.綜采工作面掘送探巷過大斷層技術研究［J］.山西焦煤科技，2012(9):54 -56.

［2］ 趙長紅.大采高綜采工作面過斷層技術實踐［J］.中州煤炭，2010(07):59 -60.

［3］ 劉安保.安全高效通過68302 工作面大斷層探討［J］.科技情報與經濟，2010(07):222 -224.