煤巷掘進(jìn)過斷層方法研究

■趙鎮(zhèn)源 田強(qiáng) 劉成亮

（山東能源棗礦集團(tuán)新安煤業(yè)公司 山東濟(jì)寧 277642）

煤巷掘進(jìn)過斷層方法研究

■趙鎮(zhèn)源 田強(qiáng) 劉成亮

（山東能源棗礦集團(tuán)新安煤業(yè)公司 山東濟(jì)寧 277642）

煤礦企業(yè)的煤巷掘進(jìn)生產(chǎn)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前，煤巷已經(jīng)基本采用了綜合機(jī)械化掘進(jìn)。但較長時間以來，綜掘工作面單產(chǎn)和效率水平較低，巷道掘進(jìn)正在成為煤礦高效安全集約化生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸。新安煤礦3306材料巷沿煤層掘進(jìn)過程中，30m巷道范圍連續(xù)揭露多條斷層，其中超過2.5m的大斷層2條，由于斷層構(gòu)造發(fā)育、落差大、斷層帶破碎，應(yīng)力集中等，使得巷道掘進(jìn)工作進(jìn)展緩慢，嚴(yán)重影響了礦井的生產(chǎn)接替。通過不斷探索和論證，總結(jié)出一套高應(yīng)力復(fù)雜地段煤巷快速過斷層技術(shù)方案，實(shí)踐表明該套技術(shù)方案保證了煤巷快速安全的穿越斷層，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

煤巷掘進(jìn)過斷層方法

1 導(dǎo)言

在煤巷掘進(jìn)過程中，遇到斷層后如果決定不改變巷道施工方向繼續(xù)掘進(jìn)，則應(yīng)及時改變巷道施工坡度施工。過落差較小的斷層可以采用在施工迎頭變坡施工上下山，若斷層落差較大則可以采用后退臥底和后退挑頂兩種過斷層的方法。

2 過斷層的方法

2.1 上山施工法

沿掘進(jìn)施工方向斷層造成煤層上移時，如果斷層落差較小，可以在施工迎頭直接改為上山施工，直至跟上煤層。

2.2 后退挑頂法

沿掘進(jìn)施工方向斷層造成煤層上移時，采取后退挑頂法過斷層。待挑頂掘至斷層面時，巷道頂部將恰好達(dá)到斷層面下盤煤層頂板。繼續(xù)向前掘進(jìn)時，錨桿支護(hù)正常應(yīng)用于煤層頂板，從而使錨桿起到應(yīng)有的支護(hù)作用，使斷層面附近頂板得以有效可靠的支護(hù)。

2.3 下山施工法

沿掘進(jìn)施工方向斷層造成煤層下移時，如果斷層落差較小，可以在施工迎頭直接改為下山施工，直至跟上煤層。

2.4 后退臥底法

沿掘進(jìn)施工方向，斷層造成煤層下移時，采取后退臥底法過斷層。待臥底掘至斷層面時，巷道頂部將恰好達(dá)到斷層面上盤煤層頂板。繼續(xù)向前掘進(jìn)時，錨桿支護(hù)正常應(yīng)用于煤層頂板，從而使錨桿起到應(yīng)有的支護(hù)作用，使斷層面附近頂板得以有效可靠地支護(hù)。

3 斷層與巷道夾角對巷道圍巖的影響

斷層破碎帶圍巖壓力的分布與其產(chǎn)狀是密切相關(guān)的。在斷層破碎帶中，其充填物為松散、破碎或完整性差的碎塊巖體、泥巖或煤塊組成，可用松散巖體力學(xué)理論進(jìn)行地壓計(jì)算，即:

式中:q-作用在巷道或硐室上的垂直地層壓力，本文作為斷層破碎帶產(chǎn)生的垂直地層壓力;γ-斷層破碎帶充填物容重;H-巷道或硐室淺埋時為埋深，深埋時為壓力拱高度。

實(shí)際上斷層與巷道夾角不同，對圍巖壓力分布影響很大。沿?cái)鄬用鎞可分解為:垂直壓力q1=γHcosα及平行壓力q2=γHsinα，其中α為斷層破碎帶與巷道的夾角。

4 過斷層的技術(shù)措施

4.1 前期準(zhǔn)備中的技術(shù)措施

（1）根據(jù)前期技術(shù)資料，當(dāng)施工巷道接近斷層時，地質(zhì)科技術(shù)人員應(yīng)及時向施工單位下達(dá)通知，將斷層的詳細(xì)資料交于施工單位，提升施工單位及時制定過斷層施工措施。

（2）根據(jù)巷道施工進(jìn)度和斷層情況由單位技術(shù)人員與生產(chǎn)科制定出全面的切實(shí)可行的過斷層安全技術(shù)措施，并向施工單位所有施工人員傳達(dá)，落實(shí)現(xiàn)場嚴(yán)格執(zhí)行。

（3）在與斷層預(yù)計(jì)揭露位置相距大約20m的地方，采用邊探邊掘的方法，根據(jù)斷層的產(chǎn)狀對斷層落差的實(shí)際情況進(jìn)行初步判斷，把相關(guān)資料整理后交與生產(chǎn)科，便于對斷層實(shí)際落差準(zhǔn)確判斷。

（4）若出現(xiàn)煤層或斷層厚度變化等異常，首先要做的就是鉆探作業(yè)，探瓦斯探水，對瓦斯和水賦予情況進(jìn)行認(rèn)真分析，并對掘進(jìn)制定出專項(xiàng)措施。

（5）預(yù)測鉆孔傾角的施工必須符合巷道煤層傾角的要求，施工必須穿過巖層，進(jìn)入另一盤煤層，對煤層的頂?shù)装暹M(jìn)行判斷，同時預(yù)測另一盤煤的瓦斯和水的情況。

（6）預(yù)測中，若有涌水的現(xiàn)象在鉆孔內(nèi)出現(xiàn)，必須準(zhǔn)確記錄鉆出水的深度，并在第一時間向有關(guān)部門和負(fù)責(zé)人匯報(bào)，便于有關(guān)部門制定相關(guān)措施。

（7）如果施工中出現(xiàn)噴孔、頂鉆等異常情況，要第一時間將情況通報(bào)給通風(fēng)調(diào)度，通風(fēng)工區(qū)應(yīng)立即趕到現(xiàn)場確認(rèn)，若情況屬實(shí)，則要立即停頭，采取其他具體措施保證安全。

4.2 施工期間的技術(shù)措施

（1）掘進(jìn)工作面在斷層面內(nèi)施工時，必須按邊探邊掘的措施嚴(yán)格進(jìn)行。預(yù)測過程中，每次探測都必須達(dá)到工作面前方兩米以后的煤層。

（2）當(dāng)斷層另一盤煤上升，如果斷層不足一半巷道高度的落差，應(yīng)采用施工迎頭及時施工上山。

（3）當(dāng)斷層另一盤煤上升時，若斷層具有超過一半巷道高度的落差，則應(yīng)根據(jù)煤層傾角和煤層厚度情況，及時后退掘進(jìn)機(jī)挑頂上山施工。

（4）當(dāng)斷層另一盤下降時，如果斷層不足一半巷道高度的落差，應(yīng)采用施工迎頭及時施工下山。

（5）當(dāng)正斷層另一盤煤下降，若斷層具有超過一倍巷道高度的落差，則應(yīng)根據(jù)煤層傾角和煤層厚度情況，及時后退掘進(jìn)機(jī)臥底下山施工。

（6）如果工作面斷層情況因比較復(fù)雜而導(dǎo)致很難準(zhǔn)確判斷，則應(yīng)繼續(xù)施工探眼判斷斷層具體情況，或按原施工方案繼續(xù)施工每隔5m的距離進(jìn)行邊探邊掘。

（7）巷道施工過斷層期間，應(yīng)嚴(yán)格控制巷道施工腰線，嚴(yán)格按照過斷層施工措施規(guī)定的坡度施工，嚴(yán)禁擅自改變施工坡度。

5 結(jié)論

在煤巷掘進(jìn)斷層的施工過程中，為更好地維護(hù)和支護(hù)巷道，就必須采取有效措施增大斷層和下巷道之間的夾角，縮小對巷道影響的范圍，充分發(fā)揮巷道頂板的支撐作用。在掘進(jìn)過斷層的施工中，及時改變巷道施工坡度或者采用后退臥底法和后退挑頂法，大大降低了過斷層期間半煤巖或者全巖的施工工程量，提高了出煤率。管理措施必須貫穿于掘進(jìn)施工的全過程，以確保施工進(jìn)程的安全和高效。

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TD82[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-372-1