煤礦井下過斷層地質(zhì)構(gòu)造技術(shù)研究

劉 寧

(山西省陽煤集團(tuán)五礦生產(chǎn)部，山西 陽泉 045209)

0 引言

在煤炭形成的過程中，由于漫長的地質(zhì)構(gòu)造都在不斷地進(jìn)行活動和碰撞，所以煤層本身將會因為受到沉積、煤化和構(gòu)造變動等多方面的因素而形成裂縫、褶曲和斷層等諸多類型的構(gòu)造，這將會對整體煤礦工作的開采造成困難[1]。本文主要對煤礦開采過程中遇到的斷層構(gòu)造進(jìn)行分析，之后再介紹過斷層的方案。

1 煤礦復(fù)雜地質(zhì)條件分析

在煤礦開采的過程中，經(jīng)常會遇到很多非常復(fù)雜的地質(zhì)條件，這也給煤礦開采工作增加了諸多難度。某工作面的開采煤層為丁6煤，地面的標(biāo)高為+160～350 m，工作的標(biāo)高值為-380～435 m，由于整個煤礦的地層整體屬于向北傾斜的地層構(gòu)造，而且地層的傾斜角為5°～13°，但西部整體屬于比較平緩的區(qū)域，但東部非常的陡峭[2]。而且在開采的過程中，發(fā)現(xiàn)煤礦工作面的內(nèi)部存在著諸多斷層的構(gòu)造，尤其容易出現(xiàn)正斷層和逆斷層的構(gòu)造。該煤礦的地質(zhì)條件非常復(fù)雜，斷層非常的多，為了保證煤礦生產(chǎn)和掘進(jìn)中的安全，有必要通過采用掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的方法來保證煤礦的安全生產(chǎn)。

此外，該煤礦附近的圍巖還處于非常脆弱的狀態(tài)，非常容易因為巷道強(qiáng)度不足而產(chǎn)生破碎的問題。如果當(dāng)?shù)靥鞖獠缓檬艿接晁治g的話，也非常容易出現(xiàn)軟化的問題，那么煤礦巷道支護(hù)的難度也會增加。煤礦斷層問題和構(gòu)造發(fā)育的遲緩最終會導(dǎo)致圍巖結(jié)構(gòu)層受到很大的破壞。因此為了更好地應(yīng)對煤礦井下地質(zhì)相關(guān)的問題，尤其要注意采用支護(hù)的問題來確保煤礦開采的安全性。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下過斷層方法

2.1 后退臥底法過斷層技術(shù)

在煤礦工程掘進(jìn)操作的過程中，因為巷道的斷層內(nèi)部普遍存在下移的現(xiàn)象，所以可以采用后退臥底法進(jìn)行支護(hù)，這樣才能夠有效保證煤礦巷道開采的安全性[3]。如果煤礦內(nèi)部的巷道斷層高度差值在2.5 m之內(nèi)而且煤礦直接頂板的強(qiáng)度很好地滿足其安全生產(chǎn)的要求時，就可以采用錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)對巷道的圍巖進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，這樣才能夠提高整個巷道的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。在進(jìn)行圍巖支護(hù)作業(yè)的過程中，應(yīng)該將整個掘進(jìn)機(jī)都采用往后移動15 m的方法進(jìn)行操作。因為煤礦掘進(jìn)機(jī)的工作面的坡度普遍要比土坡的坡度要小，所以在整體煤礦巷道操作的過程中，普遍要采用12°左右的載坡作為臥底，這樣才能夠保證整個巷道斷層的下巷道高度都能夠符合設(shè)計的相關(guān)要求。又因為其斷層的發(fā)育引起了煤層的下移，所以可以采用后退臥頂法進(jìn)行斷層的修復(fù)[4]。當(dāng)整體掘進(jìn)到斷面層的位置時，巷道的頂部會達(dá)到斷層面上方的煤層頂板處，在繼續(xù)采用錨桿支護(hù)的措施作用于煤層的頂板時，那么最終可以實(shí)現(xiàn)對整個斷層面的可靠支護(hù)，整個后退臥底法的示意圖如圖1所示。

圖1 后退臥頂法過斷層技術(shù)示意圖

煤礦過斷層是煤礦井下所有類型的地質(zhì)環(huán)境中最常用的一種。在煤礦過斷層加工技術(shù)中應(yīng)用后退臥底支護(hù)的方法，就能夠?qū)敯宓膰鷰r產(chǎn)生較小的影響，最終讓圍巖的穩(wěn)定性得以保證，使得其支護(hù)的效果變得更好。而在后退臥頂法操作的過程中，因為其工作量非常大，而且巷道的高度也在操作的過程中不斷地得以增加，整體作業(yè)強(qiáng)度非常大。因此，在進(jìn)行煤礦掘進(jìn)作業(yè)的過程中，采用后退臥底法過斷層的加工方法將會有很好的結(jié)果。如果在此過程中能夠采用錨網(wǎng)索對巷道和斷面進(jìn)行全面地加固處理的話，也就可以在最終避免因為臥底施工而引起的巷道超高問題，最終保證整個巷道都能夠安全穩(wěn)定地進(jìn)行。

2.2 直接割頂法

在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行煤礦開采的過程中，當(dāng)斷層存在的落差在2 m左右的時候，那么斷層的結(jié)構(gòu)就會導(dǎo)致煤層出現(xiàn)下移的情況[5]。如果煤層的頂板強(qiáng)度本身就比較低的話，頂板就非常容易造成破裂，最終會影響巷道本身的安全性。這時候，需要直接運(yùn)用掘進(jìn)的機(jī)器將巖石直接截斷和割碎，從而也就能夠有效保證整體巷道的安全性。直接割頂法將會在一定程度上降低工作的強(qiáng)度，在過斷層的運(yùn)用過程中具有非常重要的應(yīng)用價值。圖2中斷層落差情況過大時就可以采用直接割頂法進(jìn)行加工。

圖2 煤礦井下斷層落差過大的情況

3 結(jié)語

煤礦開采工作本身是一項具有高難度和一定危險性的工作，斷層、褶皺和其他類型的復(fù)雜地質(zhì)條件更加加大了煤炭開采的難度。針對斷層的一些特點(diǎn)，需要加強(qiáng)支護(hù)，一般采用U型鋼架+錨網(wǎng)(索)支護(hù)法、后退臥頂法過斷層技術(shù)和直接破頂法來進(jìn)行掘進(jìn)，這對復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦開采帶來了非常重要的積極意義。