關(guān)于煤礦掘進(jìn)迎頭過(guò)斷層技術(shù)的分析與探究

彭真

【摘要】隨著煤礦業(yè)的不斷發(fā)展，由于過(guò)斷層技術(shù)還沒(méi)有足夠成熟，在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法及時(shí)有效的解決斷層面的一些技術(shù)問(wèn)題，從而導(dǎo)致發(fā)生了很多安全事故，對(duì)煤礦的生產(chǎn)造成了很大的影響。本文通過(guò)對(duì)掘進(jìn)斷層技術(shù)的一些概述，探討了如何更有效的提高掘進(jìn)斷層技術(shù)安全性的方法，以期能夠?yàn)榻窈蟮墓ぷ鏖_展提供有力的借鑒。

【關(guān)鍵詞】煤礦；井下巷道；掘進(jìn)迎頭；斷層

一、煤礦井下斷層的形成機(jī)理及影響

1、斷層的形成機(jī)理

通常情況下，當(dāng)?shù)V井內(nèi)的圍巖受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其自身強(qiáng)度時(shí)，巖體便會(huì)逐漸出現(xiàn)破裂，這種破裂情況在初始的過(guò)程中會(huì)呈現(xiàn)出細(xì)微的裂隙，隨著外力的作用和時(shí)間的推移，這些裂隙會(huì)緩慢發(fā)展，并相互聯(lián)合，最終會(huì)在巖體上形成一條破裂面，在破裂面兩盤相互滑動(dòng)之間便會(huì)形成斷層面。斷層主要分為兩種，一種是正斷層，主要是指斷層上盤相對(duì)下盤沿著斷層面向上滑動(dòng)的斷層。這種斷層具有以下特點(diǎn)：破碎程度一般不太強(qiáng)烈，常出現(xiàn)在45°以上的位置處，并以60°～70°最為常見(jiàn)，形成的速度較為緩慢，斷層帶的發(fā)育相對(duì)較窄；另一種是逆斷層，具體是指上盤上升下盤下降的斷層。該斷層的特點(diǎn)是常出現(xiàn)在45°以下，以30°左右的位置處最為常見(jiàn)，伴隨著強(qiáng)烈的擠壓呈現(xiàn)出破碎狀態(tài)，斷層帶的發(fā)育相對(duì)較寬。

2、井下巷道斷層的影響

在煤礦井下的采掘過(guò)程中，斷層的存在會(huì)對(duì)采掘工作面以及巷道的布置造成一定的影響，為此，通常都會(huì)將落差較大的斷層作為采區(qū)的邊界。而在采區(qū)范圍以內(nèi)的斷層一般落差都相對(duì)較小，主要以Ⅱ、Ⅲ級(jí)斷層為主，但這類斷層也會(huì)對(duì)采掘工作面及回采巷道的穩(wěn)定性造成非常嚴(yán)重的影響。根據(jù)大量的研究結(jié)果顯示，斷層在采動(dòng)的影響下極有可能出現(xiàn)活化現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致煤層的頂板巖層難以控制，特別是在采區(qū)斷層發(fā)育特征較為明顯時(shí)，其對(duì)礦壓分布規(guī)律的影響更加顯著。通常情況下，在巷道掘進(jìn)和維護(hù)時(shí)，斷層下盤最接近斷層面的位置處極容易出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象。當(dāng)掘進(jìn)至斷層影響帶時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的圍巖變形，這給支護(hù)造成了一定的困難。為此，安全通過(guò)并對(duì)斷層進(jìn)行有效處理，對(duì)于確保井下安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

二、煤礦井下掘進(jìn)迎頭過(guò)斷層技術(shù)的研究

1、斷層的判斷方法

（1）在斷層相對(duì)較小且小于井下巷道的高度或煤層厚度時(shí)，其在巷道的揭露過(guò)程中很容易被發(fā)現(xiàn)，此時(shí)，可通過(guò)直觀判定法來(lái)確定斷層的具體位置。

（2）如果斷層的實(shí)際落差較大且大于巷道高度及煤層厚度時(shí)，那么很難在巷道揭露的過(guò)程中準(zhǔn)確判定出斷層的位置，此時(shí)可采取以下方法確定斷層位置：其一，采用煤巖層對(duì)比法來(lái)尋找斷層，并對(duì)其產(chǎn)狀加以判定。按照巷道揭露過(guò)程中煤層頂板的實(shí)際情況，確定揭露的巖石為煤層的頂板或是底板，以此來(lái)判定斷層的具體位置；其二，采用標(biāo)志層法確定斷層的產(chǎn)狀及其位置；其三，標(biāo)高對(duì)比法。通過(guò)巷道前方及周圍標(biāo)高與迎頭標(biāo)高進(jìn)行對(duì)比，借此來(lái)確定斷層產(chǎn)狀及其位置；其四，鉆探法。通過(guò)在巷道的頂板或底板上進(jìn)行鉆探，可準(zhǔn)確探查出斷層的產(chǎn)狀及其位置。

2、巷道過(guò)斷層施工技術(shù)

（1）平巷過(guò)斷層。在對(duì)井下水平巷道進(jìn)行掘進(jìn)的過(guò)程中若是遇到斷層，可采取巷道轉(zhuǎn)彎法來(lái)尋找斷失煤層。具體方法如下：在水平巷道掘進(jìn)到某一點(diǎn)時(shí)，突然發(fā)現(xiàn)煤層丟失，經(jīng)過(guò)判定以后確認(rèn)該斷層為一條傾向斷層。如果是在斷層帶巖石的壓力較小，且沒(méi)有瓦斯及水等威脅的前提下，那么可以沿著斷層進(jìn)行掘進(jìn)，直至進(jìn)入另外一盤煤層即可；如果是在斷層帶周圍巖石破碎情況嚴(yán)重壓力較大且存在瓦斯和水等威脅的前提下，那么就不能緊貼斷層對(duì)巷道進(jìn)行掘進(jìn)施工，應(yīng)當(dāng)由巷道穿過(guò)斷層并進(jìn)入到另一盤巖層以后，拉開10m～15m的距離，然后再平行斷層走向上通過(guò)挖掘石門尋找另一盤煤層。

（2）傾斜巷道過(guò)斷層。在巷道掘進(jìn)的過(guò)程中，當(dāng)上山或是下山時(shí)遭遇斷層，可采取改變巷道坡度法來(lái)尋找斷失煤層。在過(guò)落差小于煤層厚度的斷層時(shí)，如果斷層落差較小，可采取挑頂和臥底相結(jié)合的辦法尋找另一盤的煤層；如果斷層的落差較大，為減少巷道挖掘并避免丟煤，則可以采用短石門進(jìn)入到另一盤煤層當(dāng)中。

（3）過(guò)大斷層的方法。當(dāng)掘進(jìn)過(guò)程中遇到較大的斷層時(shí)，如果斷層附近的巖石呈現(xiàn)出松軟破碎的狀況，若是仍然采用常規(guī)的方法和支護(hù)措施是很難順利通過(guò)該斷層的，為了能夠順利通過(guò)，可采用注漿法對(duì)斷層周圍的巖石進(jìn)行加固。具體方法為：在掘進(jìn)至斷層面10m左右的位置時(shí)停止掘進(jìn)，并安裝混凝土止?jié){墊，隨后對(duì)迎頭斷層10m左右的范圍內(nèi)進(jìn)行噴漿封閉即可。

3、過(guò)斷層支護(hù)

過(guò)斷層支護(hù)是確保安全掘進(jìn)的重要環(huán)節(jié)之一，在實(shí)際施工過(guò)程中，可采取以下幾種支護(hù)方式：其一，當(dāng)井下巷道內(nèi)的頂板為基巖且完整穩(wěn)定，而兩幫為煤層時(shí)，可以采用矩形錨網(wǎng)噴支護(hù)；其二，當(dāng)井下巷道全部位于巖層中，并且圍巖比較穩(wěn)定，可采取拱形封閉錨網(wǎng)的方式進(jìn)行支護(hù)；其三，在巷道圍巖發(fā)生異常破碎或是對(duì)頂托煤層進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)采用架棚支護(hù)；其四，對(duì)于架棚巷道可采用煤礦專用的11#工字鋼制作成支架，棚間距可為1m的對(duì)棚或0.8m的單棚，在墁頂位置處鋪設(shè)金屬網(wǎng)，并進(jìn)行可靠連接；其五，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)過(guò)斷層時(shí)，如果是由于臥底造成巷道過(guò)高時(shí)，應(yīng)施工1～2排撐幫柱，這樣有利于確保兩幫安全穩(wěn)定，避免折幫的情況發(fā)生；其六，當(dāng)架棚巷道臥底時(shí)，可以采取棚下棚的方式進(jìn)行支護(hù)，或是在原有的架棚支護(hù)不動(dòng)的基礎(chǔ)上，對(duì)棚腿進(jìn)行固定，在臥底兩幫然后用混凝土進(jìn)行澆筑，以此來(lái)確保棚腿穩(wěn)定。

4、注意事項(xiàng)

在掘進(jìn)過(guò)斷層破碎帶時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：其一，應(yīng)遵循敲幫問(wèn)頂?shù)脑瓌t，并及時(shí)鑿除懸矸位置處的危巖，同時(shí)應(yīng)采用前探梁等臨時(shí)支護(hù)技術(shù)；其二，應(yīng)當(dāng)盡可能減少空頂距離，并縮短圍巖暴露在環(huán)境中的時(shí)間，最好是一次成巷；其三，應(yīng)加大支護(hù)的強(qiáng)度和密度，如有必要可采用復(fù)合支護(hù)的形式進(jìn)行支護(hù)；其四，若是斷層帶較為破碎，在爆破時(shí)應(yīng)當(dāng)控制好藥量，這樣能夠降低對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)的震動(dòng)和破壞；其五，當(dāng)煤層位于斷層上方且頂煤較為破碎時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用超前錨桿支護(hù)的方法避免頂煤層發(fā)生冒落；其六，應(yīng)對(duì)構(gòu)造變化帶的地質(zhì)詳情進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查，并以此為依據(jù)制定相應(yīng)的安全措施和施工方法；其七，應(yīng)合理使用防倒棚裝置，避免倒棚冒頂引發(fā)安全事故。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在越來(lái)越強(qiáng)調(diào)安全生產(chǎn)的當(dāng)今社會(huì)，對(duì)于煤礦的掘進(jìn)迎頭斷層技術(shù)安全性的要求也越來(lái)越高。此外，還需要注意的是任何安全事故的發(fā)生都與施工人員的安全意識(shí)薄弱有關(guān)，希望在掘進(jìn)工作的施工過(guò)程中，除了加強(qiáng)對(duì)施工人員，管理人員的技術(shù)培訓(xùn)，還需增強(qiáng)其安全生產(chǎn)意識(shí)，真正做到責(zé)任生產(chǎn)，安全生產(chǎn)。

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