淺析煤礦巷道過斷層掘進(jìn)施工的影響因素與關(guān)鍵技術(shù)

陳善豪

【摘?要】對(duì)于煤礦開采而言，巷道支護(hù)是其過程中較為重要的一道工序，同時(shí)也是煤礦開采得以安全、順利進(jìn)行的重要保障。隨著礦產(chǎn)資源的不斷開采，煤礦數(shù)量在以較快的速度減少，使得煤礦開采越加往深煤層開采發(fā)展，煤礦開采面臨著越來越復(fù)雜的開采地質(zhì)環(huán)境，同時(shí)也對(duì)巷道支護(hù)工作造成了較大困難。尤其是隨著煤礦開采階段越是深入，其面臨的巷道支護(hù)問題也越加復(fù)雜，如：高地應(yīng)力、巷道變形、斷層褶取等，都為巷道支護(hù)帶來較大困難。因此，對(duì)較為典型難支護(hù)巷道進(jìn)行了詳細(xì)分析介紹，并針對(duì)性地對(duì)相關(guān)支護(hù)應(yīng)對(duì)對(duì)策進(jìn)行了有效探討，以期能夠?yàn)樘岣呦锏乐ёo(hù)質(zhì)量，推動(dòng)煤礦行業(yè)健康發(fā)展提供有效參考。

【關(guān)鍵詞】巷道掘進(jìn);斷層;機(jī)理;問題;技術(shù)措施

引言

斷層是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中廣泛發(fā)育的構(gòu)造形態(tài)。它規(guī)模不等、大小不一，大到數(shù)百、上千公里，小的不足一米，但其都破壞了巖層的連續(xù)性和完整性。在巖體介質(zhì)中斷層是其弱面，周圍巖體力學(xué)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低高于其強(qiáng)度。斷層的存在導(dǎo)致煤層突出危險(xiǎn)性增大;斷層的存在導(dǎo)致工作面突水危險(xiǎn)性增大;斷層的存在可改變頂板冒落的一般規(guī)律;斷層是控制地表裂縫發(fā)育范圍及其特征的重要因素。斷層的存在影響整個(gè)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃，所以在巷道布置、工作面回采等礦井開采的過程中必須考慮其帶來的影響。

一、加強(qiáng)掘進(jìn)巷道過斷層破碎帶安全措施的重要意義

地質(zhì)構(gòu)造是礦井巷道開掘施工重要影響因素之一。其中巷道掘進(jìn)過程中遇斷層破碎帶，受構(gòu)造應(yīng)力和原巖應(yīng)力作用，斷層構(gòu)造發(fā)育范圍內(nèi)圍巖整體性遭受破壞。在原生裂隙的基礎(chǔ)上產(chǎn)生次生裂隙，促使巷道圍巖強(qiáng)度降低、易破碎，掘進(jìn)時(shí)圍巖礦山壓力顯現(xiàn)劇烈，導(dǎo)致巷道圍巖發(fā)生塑形破壞，頂板變形失穩(wěn)嚴(yán)重，若不及時(shí)采取合理有效的支護(hù)措施很容易發(fā)生頂板大面積垮落事故。目前我國多數(shù)煤礦對(duì)斷層破碎帶頂板主要采用錨 桿、錨索等聯(lián)合支護(hù)進(jìn)行維護(hù)，但是受外力作用（構(gòu)造應(yīng)力、圍巖應(yīng)力、上 覆巖層重力）錨桿（索）支護(hù)質(zhì)量差，主要表現(xiàn)在錨固效果差、抗拉拔力低 等，無法保證斷層破碎帶處頂板穩(wěn)定性。工程實(shí)際中應(yīng)選擇合適的過斷層 方案，并采取有效的支護(hù)方案與安全管理措施，以保障礦井巷道在生產(chǎn)過 程中安全使用。

二、斷層的形成原理及影響

2.1 斷層的形成

斷層是煤礦開采過程中經(jīng)常遇到的地質(zhì)構(gòu)造之一，對(duì)所開采煤層是否完整連續(xù)有直接影響。斷層形成機(jī)理：地殼運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的相對(duì)作用力，該作用力作用于煤層，當(dāng)強(qiáng)度過大時(shí)，煤層產(chǎn)生錯(cuò)裂現(xiàn)象，最后形成破裂面。當(dāng)破裂面的上盤上升，下盤下降時(shí)，形成正斷層;反之，就會(huì)形成逆斷層;當(dāng)上盤與下盤移動(dòng)為一個(gè)水平方向時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生平推性的走滑斷層。

2.2 斷層的影響

斷層影響體現(xiàn)在兩方面：a）對(duì)巷道掘進(jìn)的影響。在巷道掘進(jìn)過程中，斷層會(huì)直接對(duì)施工進(jìn)度和難度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至?xí)构こ踢M(jìn)度停止，不僅降低掘進(jìn)工作效率，且加大了掘進(jìn)成本，直接影響礦井的經(jīng)濟(jì)收益;b）對(duì)生產(chǎn)安全的影響。斷層使煤層形成破碎帶及疏水通道，在開采掘進(jìn)過程中會(huì)產(chǎn)生透水，威脅施工人員的人身安全，甚至可能發(fā)生嚴(yán)重的安全事故，對(duì)礦井安全帶來極大的影響。

2.3 斷層出現(xiàn)的預(yù)兆

斷層出現(xiàn)之前會(huì)有一些預(yù)兆，主要表現(xiàn)以下幾點(diǎn)：a）煤層頂板發(fā)生一些明顯的節(jié)理化現(xiàn)象。節(jié)理越明顯 的地方，遇到斷層的概率就越大;b）煤層出現(xiàn)突變。比如煤層在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生極大的變化;c）掘進(jìn)過程中 煤層連續(xù)性和煤層強(qiáng)度明顯降低，煤層破碎，滑面增多;d）煤層起伏變化多樣，甚至出現(xiàn)褶皺。

三、過斷層的安全技術(shù)措施

在巷道掘進(jìn) 施工前，需對(duì)巷道布置的 區(qū)域地 質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)勘察，對(duì)勘察所得結(jié)果組織 由專管領(lǐng)導(dǎo)帶領(lǐng) 的專業(yè)技術(shù)人 員進(jìn)行分析和研究，根據(jù)實(shí)際做 出掘進(jìn)過斷層的施工作業(yè)方法和安全技術(shù)措施。在巷道掘進(jìn)施工過斷層前，需嚴(yán)格遵循敲幫問頂制度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理存在 的 問題和安 全隱 患。在 巷道過 斷層 過程中，盡量一次施工，避免巷道無支護(hù)狀態(tài)下的圍巖暴露時(shí)間過程，及時(shí)給予支護(hù)，確保支護(hù)方 式的合理性和支護(hù)質(zhì)量，這樣才能有效對(duì)頂板形成支護(hù)作用，避免頂板事故的發(fā)生。巷道過斷層的支護(hù)方式是 否合理，是安全過斷層成功與否的關(guān)鍵。

3.1 過斷層之前的安全技術(shù)措施

在過斷層之前的巷道施工過程中，煤礦有關(guān)技術(shù)管 理部門人員需首先判斷斷層基本情況，并結(jié)合具體實(shí)際情況初步制訂相關(guān)的過斷層方式，同時(shí)將已制定的技術(shù)方法通知基層部門，并對(duì)施工人員進(jìn)行檢查與監(jiān)督。從距離預(yù)計(jì)斷層 20 m 的位置開始使用邊探邊掘的 方式進(jìn)行掘進(jìn)，根據(jù)斷層出現(xiàn)初期與落差之間的具體 施工情況，報(bào)告相關(guān)生產(chǎn)供應(yīng)部門及技術(shù)工程師。如 果在掘進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)斷層厚度出現(xiàn)了明顯的異常情況，需馬上停止施工作業(yè)，進(jìn)行鉆探檢查，全面檢測(cè)巷道 內(nèi)的水及瓦斯，并就具體實(shí)際情況拿出相應(yīng)對(duì)策。在 施工前，巷道工作組需進(jìn)行卸壓孔及探孔的工作，對(duì) 孔隙進(jìn)行嚴(yán)格檢查及記錄，且鉆孔時(shí)要參考煤層的巷 道傾斜程度和角度，對(duì)煤層的異動(dòng)情況進(jìn)行檢測(cè)與判 斷，此外，鉆孔過程中如果有滲水現(xiàn)象發(fā)生，需馬上 停工，并將情況反映到上級(jí)技術(shù)部門進(jìn)行處理。

3.2 施工時(shí)的安全技術(shù)措施

巷道掘進(jìn)工作需遵守邊探邊掘的施工原則，在距 離工作面約 2 m 的位置進(jìn)行鉆孔探測(cè)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)經(jīng)檢測(cè) 煤層厚度超過 2 m，立即停止鉆孔。當(dāng)斷層落差為煤層 厚度的 50%時(shí)，可在距離煤層頂板約 0.5 m 的位置施 工鉆孔;當(dāng)斷層落差為煤層厚度的 2 倍左右時(shí)，改變 施工角度，重新選擇一個(gè)合適的切入點(diǎn)進(jìn)行鉆孔探測(cè)，同時(shí)在工作過程中根據(jù)檢測(cè)結(jié)果測(cè)定鉆孔需要的數(shù)量。進(jìn)行爆破時(shí)嚴(yán)格遵守相關(guān)安全規(guī)定，在固定的 地點(diǎn)安裝雷管，保證電雷管的絕緣層正常，在藥卷頂 部裝入雷管，同時(shí)用角線把雷管綁好。爆破完成后，至少等待 0.5 h 才能再次進(jìn)入巷道，技術(shù)人員對(duì)其通 風(fēng)環(huán)境做好檢測(cè)，發(fā)生危急情況時(shí)執(zhí)行相關(guān)的應(yīng)急處理 措施。

四、總結(jié)

對(duì)于井下采煤而言，開采技術(shù)與工藝的合理選擇才能提升煤炭開采質(zhì)量與效率的根本所在，就目前我國井下采煤作業(yè)技術(shù)工藝而言，不同技術(shù)工藝都有著各自的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與適用條件，在不同條件下合理選 擇相應(yīng)的采煤技術(shù)工藝才能發(fā)揮對(duì)煤礦生產(chǎn)的積極影 響。因此，要求煤礦開采企業(yè)基于需求分析，結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的井下采煤技術(shù)與采煤工藝，才能充 分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高采煤工作效益。

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（作者單位：河南錦源建設(shè)有限公司）