巷道掘進(jìn)過程中過斷層對(duì)策分析

摘 要：在煤礦生產(chǎn)過程中，地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)影響非常大，且在不同區(qū)域其地質(zhì)構(gòu)造影響程度各具特點(diǎn)，需根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)措施進(jìn)行改進(jìn)，因此需作業(yè)人員在了解實(shí)際影響因素后合理進(jìn)行掘進(jìn)技術(shù)的使用，以便于確保其工作有序進(jìn)行，本文就地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦掘進(jìn)和采煤的影響展開研究。

關(guān)鍵詞：構(gòu)造；掘進(jìn)；采煤影響

1.引言

地質(zhì)構(gòu)造是由于地殼運(yùn)動(dòng)造成的內(nèi)部擠壓而產(chǎn)生的，在不同作用力影響下，地質(zhì)構(gòu)造也會(huì)呈現(xiàn)出不同形態(tài)。形態(tài)各異的地質(zhì)構(gòu)造對(duì)于煤礦資源采集工作影響比較大，且在緊急情況下會(huì)引發(fā)一些安全事故。雖然在近年來煤礦采集中，人們?cè)诘刭|(zhì)方面有較大重視，并始終將安全生產(chǎn)放在首要位置，但對(duì)于小地質(zhì)構(gòu)造的預(yù)防及甄別能力仍有待加強(qiáng)，只有從意識(shí)上進(jìn)行轉(zhuǎn)變，才能將各種措施付諸實(shí)踐，從而降低這些客觀因素對(duì)采煤的影響。

2.斷層形成機(jī)理

在煤礦井巷掘進(jìn)中，我們會(huì)經(jīng)常遇到的特殊地質(zhì)構(gòu)造，如斷層構(gòu)造，按性質(zhì)主要分為：正斷層、逆斷層。斷層形成機(jī)制：我們知道當(dāng)巖石受力超過其強(qiáng)度后，應(yīng)力超過其強(qiáng)度時(shí)，巖體便開始破裂，破裂之初出現(xiàn)微裂隙，微裂隙逐漸發(fā)展，相互聯(lián)合，形成一條破裂面，斷層兩盤便相對(duì)滑動(dòng)形成斷層面，即形成正斷層或逆斷層。正斷層：即斷層上盤相對(duì)下盤沿?cái)鄬用嫦蛏匣瑒?dòng)的斷層。其特點(diǎn)：產(chǎn)狀一般較緩，大多在45°以上，其中60°-70°最為常見，一般破碎程度不太強(qiáng)烈，斷層帶一般發(fā)育較窄。逆斷層：即斷層上盤相對(duì)下盤沿?cái)鄬用嫦蛏匣瑒?dòng)的斷層。其特點(diǎn)：產(chǎn)狀一般較緩，大多45°以下，常見30°左右，斷層帶表現(xiàn)出強(qiáng)烈擠壓破碎現(xiàn)象，斷層帶一般發(fā)育較寬。

3.不同地質(zhì)構(gòu)造下的巷道掘進(jìn)對(duì)策

3.1巷道過正斷層的掘進(jìn)對(duì)策

（1）巷道由斷層上盤向下盤掘進(jìn)。掘進(jìn)見斷層后表現(xiàn)沿頂板掘進(jìn)過程中突然煤層頂板上升，往往造成冒頂事故的發(fā)生。巷道掘進(jìn)過程中一旦煤層傾角發(fā)生急變，或煤巖層層理紊亂，巷道前方有可能揭露斷層，應(yīng)做好過斷層前準(zhǔn)備工作，用煤電鉆向前上方探煤層頂板位置，防止一旦揭露斷層造成上頂抽冒。過斷層時(shí)應(yīng)采用棚子支護(hù)，并對(duì)棚距進(jìn)行適當(dāng)加密。

（2）巷道由斷層下盤向上盤掘進(jìn)。巷道見斷層后煤層頂板下移，巷道過斷層時(shí)需打板，巷道坡度需向下調(diào)整。

3.2巷道過逆斷層的掘進(jìn)對(duì)策

巷道過逆斷層時(shí)主要表現(xiàn)為煤層重疊。當(dāng)巷道由斷層下盤向上盤通過時(shí)，應(yīng)注意上頂重疊煤層冒頂事故的發(fā)生，應(yīng)加強(qiáng)頂板支護(hù)工作，通常采用加密棚距通過。當(dāng)巷道由斷層上盤向下盤通過斷層時(shí)，需要調(diào)大巷道坡度打板通過。

3.3巷道過隱蔽式小地質(zhì)構(gòu)造的預(yù)防措施

打頂板錨桿和錨索時(shí)，感覺出錨桿鉆進(jìn)速度明顯要比平時(shí)速度要快，打好錨桿和錨索后，如果出現(xiàn)滲水且速度逐漸加快等不利現(xiàn)象，需及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)措施的處理。及時(shí)進(jìn)行各種應(yīng)急機(jī)制的制定，做好詳細(xì)數(shù)據(jù)記載及分析，也要及時(shí)進(jìn)行必要的支護(hù)工作，從而實(shí)現(xiàn)其預(yù)防工作的有效性。

3.4巷道過小斷層措施

在巷道掘進(jìn)的過程中，會(huì)遇到不同程度的斷層結(jié)構(gòu)，在三十五米以上的大型斷層結(jié)構(gòu)，則可以根據(jù)斷層考察情況進(jìn)行針對(duì)斷層的施工方案，但是較小的斷層結(jié)構(gòu)，如何去做是一個(gè)難題，按斷層施工則耗資大，得不償失，不按斷層結(jié)構(gòu)方案施工，則影響安全作業(yè)無法通過，針對(duì)小斷層結(jié)構(gòu)我們來做以下兩種方案。

（1）后退挑定法。這種方案可用于煤層上移的情況，也就是開采方向上的煤層比正在開采的煤層上移了?？上群笸艘欢尉嚯x，然后再將頂板上挑，挑至斷層頂面，讓巷道的底部剛好在斷層頂板，這樣在保證支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后再繼續(xù)向前掘進(jìn)。

（2）后退臥底法。這種方案主要用于當(dāng)挖掘到斷層且斷層是在下方時(shí)，可以將巷道向下延伸，采用臥底的方式，將巷道的底板延伸到剛好煤層的上層，然后再將巷道加固穩(wěn)定，即可進(jìn)行挖掘開采。

3.5過大斷層的方法

在巷道掘進(jìn)過程中一般三十五米以上的即可稱作是大斷層，在通過大斷層的時(shí)候一般以先導(dǎo)硐后注漿的方式來處理。我們可以在小斷面過后，按照巷道成型后1.5米的距離來設(shè)計(jì)斷面輪廓線，這樣在巷道內(nèi)的距離可以保持在兩米，然后再加以鉆孔注漿進(jìn)行加固。在施工結(jié)束前，需要安裝一個(gè)混凝土止?jié){墊，這個(gè)止?jié){墊在斷層面10米左右的距離為宜，最后在巷道內(nèi)需要進(jìn)行噴漿封閉，噴漿封閉需要在10米的范圍內(nèi)。然后在其周邊進(jìn)行打孔注漿處理，需要根據(jù)實(shí)際的堅(jiān)固程度來判斷噴漿的深度和密度。

4.不同掘進(jìn)巷道過斷層主要施工方法

4.1平巷過斷層

當(dāng)水平巷道遇到斷層時(shí)，一般采用巷道拐彎方法尋找斷失煤層。如水平巷道掘進(jìn)時(shí)煤突然丟失，經(jīng)判斷是一條傾向斷層。出現(xiàn)這種情況，應(yīng)先確定迎頭巖層是煤層頂板還是底板。如為煤層頂板，巷道穿過斷層后應(yīng)向頂板方向拐彎。遇斜交斷層，以斜交正斷層為例。如果斷層帶巖石壓力不大，又無瓦斯、水等威脅，可沿?cái)鄬泳蜻M(jìn)進(jìn)入另一盤煤層。如果斷層帶附近巖石破碎，壓力大、又有水、瓦斯等威脅，則不能緊靠斷層施工巷道，而應(yīng)有巷道穿過斷層進(jìn)入另一盤巖層后，10-15m距離，再平行斷層走向掘石門尋找另一盤煤層。

4.2傾斜巷道過斷層

當(dāng)上山或下山遇斷層時(shí)，一般采用改變巷道坡度的方法尋找斷失的煤層。過落差小于煤層厚度的小斷層當(dāng)斷層落差小時(shí)，一般采用挑頂、臥底相結(jié)合的方法尋找另一盤煤層。當(dāng)斷層落差較大時(shí)，為了防止丟煤和少掘巷道，采用短石門進(jìn)入另一盤煤層。

5.過斷層的支護(hù)方案

過斷層主要有三種，分別是矩形錨網(wǎng)噴支護(hù)、拱形錨網(wǎng)噴支護(hù)、梯形架棚支護(hù)。巷道頂板為基巖，完整穩(wěn)定。兩幫為煤是，采用矩形錨網(wǎng)噴支護(hù)；巷道全部位于巖層中，圍巖較完整穩(wěn)定時(shí)，采用拱形封閉錨網(wǎng)支護(hù)；當(dāng)巷道托頂施工或圍巖異常破碎，采用錨桿支護(hù)不適應(yīng)時(shí)改為架棚支護(hù)。錨網(wǎng)噴支護(hù)錨桿支護(hù)間排距均為700×800mm。采用直徑Φ20×2500mm金屬快硬水泥錨桿，角度與圍巖成較大角度布置，不小于75°，錨桿托板緊貼巖面，螺母擰緊，鋼筋網(wǎng)緊貼巖面，并壓茬合理連接好。架棚巷道采用礦用11號(hào)工字鋼制作支架，棚距為800mm單棚或1m對(duì)棚，墁頂鋪金屬網(wǎng)，并連接好。腰幫背頂腰實(shí)，均勻布置，撐棍穿桿齊全。錨網(wǎng)噴支護(hù)過斷層，當(dāng)臥底造成巷道較高時(shí)，為確保兩幫安全需打一排或兩排撐幫柱，保證不折幫。架棚巷道臥底時(shí)，可采用棚下棚方式或原有架棚支護(hù)不動(dòng)，將棚腿固定然后臥底兩幫用砼澆注，確保棚腿不失腳。

6.過斷層方式的幾個(gè)原則

根據(jù)頂板狀況：頂板較好時(shí)，一般不破壞頂板，以臥底為宜。根據(jù)頂?shù)椎能浻渤潭?，一般底板較軟，綜掘機(jī)以割底矸容易，機(jī)掘以臥底為宜。挑頂臥底坡度與輔助運(yùn)輸、皮帶運(yùn)輸和掘進(jìn)機(jī)使用相適應(yīng)。

結(jié)語

掘進(jìn)巷道所見地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，但常見地質(zhì)構(gòu)造類型卻只有那么幾種，總結(jié)過地質(zhì)構(gòu)造的掘進(jìn)對(duì)策，可以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)掘進(jìn)支護(hù)，確保掘進(jìn)安全生產(chǎn)。

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作者簡介：

孫慶詩，1971年10月出生，男，2012年6月畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院采礦工程專業(yè)，本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)任黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司振興煤礦設(shè)計(jì)工程師。