礦井采掘過斷層影響解析及其對采掘工作的影響

＊安俊鵬

（山西中陽華潤聯(lián)盛蘇村煤業(yè)有限公司 山西 033400）

礦井采掘工作的順利性，將直接影響到煤礦開采事業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性。在煤礦采掘的過程中，經(jīng)常性的受到很多外來因素影響，地質(zhì)構(gòu)造是影響最為嚴重的因素之一。煤礦采掘方式選擇與地質(zhì)構(gòu)造存在著很大的聯(lián)系，所以在作業(yè)中首先要明確地質(zhì)構(gòu)造的影響，才可以提出具有針對性的解決措施，減少施工困擾。

1.斷層地質(zhì)對礦井采掘工作產(chǎn)生的影響

(1)斷層地質(zhì)形成的原因

斷層地質(zhì)的產(chǎn)生，主要是受到外部因素影響所致，外力是最為重要的影響因素。當外部作用力的力度超出巖層所能夠承受的極限，將會導致巖層發(fā)生位移，進而表現(xiàn)出斷層狀態(tài)[1]。形成斷層的環(huán)境不同，規(guī)模也有所差異，種類更是豐富多樣，所以在礦井掘進作業(yè)中，斷層是最為常見的地質(zhì)構(gòu)造類型。礦井采掘作業(yè)實施，受到斷層的位移量、分布條件以及規(guī)模大小影響較大。

(2)斷層產(chǎn)生的影響

礦井采掘工作的施工場地是礦井，其作業(yè)過程不免碰到斷層地質(zhì)構(gòu)造。斷層將會直接影響到采礦位置整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時還會對礦產(chǎn)資源的走向產(chǎn)生影響。若是存在著斷層結(jié)構(gòu)，將會使得礦井兩端位置存在著積壓和牽引，降低斷層位置的巖石強度，施工中受到外力影響將會出現(xiàn)破碎，造成礦區(qū)塌陷。另外，瓦斯氣體也普遍存在于斷層區(qū)，若是處理不當，也將會為作業(yè)人員帶來安全威脅。

一般情況下，礦井采掘時的斷層落差超過10m，將會造成采礦區(qū)域分成兩個部分，分別進行開采能夠大幅度削減斷層產(chǎn)生的惡劣影響。在采掘過程中碰到的斷層結(jié)構(gòu)相互之間的落差沒有超過5m，可以以斷層傾斜角度的大小對巷道位置的腰線作出合理調(diào)控，保證巷道在最短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)全新的頂板[2]。礦井采掘過程中要以回采巷道為依據(jù)，對斷層中的實際情況進行觀測。過斷層的時候可以選擇爆破的方式強行通過，在作業(yè)期間應(yīng)提前保護好采礦設(shè)備，完成支架傾斜角度調(diào)整。

2.降低斷層地質(zhì)對礦井采掘的影響措施

(1)合理利用先進技術(shù)手段

在傳承傳統(tǒng)地質(zhì)工作方法的同時，需要將先進的技術(shù)手段應(yīng)用到物探工作中，對采掘過程中產(chǎn)生的沖刷問題、斷層問題、沉缺問題、隱伏構(gòu)造問題等等全面清查。對斷層地質(zhì)發(fā)育范圍作出預測預報，分析其影響程度?；阢@探、無線傳輸、三維地震以及電法勘探等技術(shù)，將地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)構(gòu)造的變化情況展開系統(tǒng)性分析，明確斷層產(chǎn)生影響的范圍，利用地測信息管理保障系統(tǒng)處理與評價圖紙資料和基礎(chǔ)資料。綜合井巷工程、開采方案和地面地形，構(gòu)建基于三維坐標的主線，完成礦山信息模型構(gòu)建，實現(xiàn)礦井采掘的數(shù)字化支撐。

(2)構(gòu)建瓦斯預警系統(tǒng)

斷層地質(zhì)的出現(xiàn)，將會導致瓦斯產(chǎn)生，為保證作業(yè)人員身體健康，降低礦井采掘工作危險系數(shù)，需要與瓦斯地質(zhì)專業(yè)需求相結(jié)合，設(shè)計與研發(fā)出一套具有可行性的瓦斯預警系統(tǒng)[4]。在系統(tǒng)中整合地質(zhì)圖編制子系統(tǒng)、信息數(shù)據(jù)庫、地質(zhì)信息化協(xié)同系統(tǒng)等等，不同的系統(tǒng)根據(jù)功能的不同劃分成若干子模塊，如圖1所示。

圖1 瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)與輔助決策平臺流程圖

(3)提升斷層地質(zhì)問題應(yīng)對能力

首先要選擇科學化的開采設(shè)備，盡可能選擇功率較大的設(shè)備，確保在礦井開采工作中，采掘設(shè)備大幅度提升切割性能。另外，要定期保養(yǎng)與維護開采設(shè)備，聘請專業(yè)的維護與管理人員對開采設(shè)備進行檢查，保證在開采斷層地質(zhì)結(jié)構(gòu)處的礦產(chǎn)資源發(fā)揮出良好的性能，如防止竄溜和防滑性能。其次要注重研究斷層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，增強探明地質(zhì)構(gòu)造的力度。動態(tài)性的跟蹤地質(zhì)構(gòu)造變化情況，將地質(zhì)構(gòu)造的剖面圖和平面圖定期提交給地質(zhì)部門和煤炭開采企業(yè)的管理部門，對不同地質(zhì)環(huán)境下的生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化與調(diào)整，確保切實有效的將科學化措施落實到實處。最后做好超前查明工作，與采掘技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)采掘技術(shù)的更新與完善，保障采取的挖掘工藝能夠滿足礦井開采需求，與斷層結(jié)構(gòu)相適應(yīng)[5]。

3.提升采煤工藝要求

過斷層的過程中，工作面將出現(xiàn)底矸，為了保證工作面的工程質(zhì)量，減小石頂對放煤的影響，提高煤炭的回采率，減小煤炭含矸量，經(jīng)區(qū)隊研究，決定在回采過程中，如若工作面出現(xiàn)底矸加厚的現(xiàn)象，則將工作面底板根據(jù)工作面實際情況上漂。若在回采過程中遇到巖體較硬，無法用采煤機截割時，采用放松動炮后用采煤機掃地的方法過斷層。

（1）嚴格控制斷層范圍內(nèi)的采高，煤頂段嚴格控制采高（3.8m-3.9m）。過斷層期間，調(diào)整采煤工藝，采用帶壓擦頂移架方法，移架滯后采煤機前滾筒1～2架，采煤機通過后及時伸出前梁打開護壁板。保證支架及運輸機齊直，支架間距均勻，不擠架，不咬架，不錯架，嚴禁出現(xiàn)運輸機拖后現(xiàn)象。如頂板破碎頂煤塌落，冒高超過0.6m時，超前采煤機移望。

（2）采煤機割巖石時，速度盡量放慢，保證工程質(zhì)量。如采煤機出現(xiàn)搖晃時，機組司機可根據(jù)情況往返割刀，底刀可以分層掃底，保證底板平整。嚴禁工作面出現(xiàn)臺階，并防止支架出現(xiàn)臺階狀造成架間漏煤。

4.制定安全技術(shù)措施

（1）工作面過斷層期間，現(xiàn)場備足過斷層的材料，如板梁剎桿、金屬網(wǎng)，在工作面鋪設(shè)供風管路，供風鉆打眼。工作面現(xiàn)場必須備足大板梁、剎桿、等材料，以備剎頂大板梁規(guī)格：長300cm×寬20cm×厚15cm、長200cm×寬20cm×厚15cm。8#菱形金屬網(wǎng)規(guī)格：1.2m×10m。

（2）嚴格組織正規(guī)循環(huán)作業(yè)，過斷層期間，加強工作面工程質(zhì)量管理，確保工作面斷層處溜子順直順平；加強工作面液壓系統(tǒng)檢修，做到不漏液、不竄液，泵站壓力達到30MPa。加大設(shè)備檢修力度，保證生產(chǎn)正常需要。

（3）加強工作面的頂板管理，確保工作面支護狀態(tài)良好，液壓支架不擠、不咬、不歪，相鄰支架高低差不得超過支架側(cè)護板的2/3，支架的頂梁與頂板平行支設(shè)，且接頂嚴密。10工作面若出現(xiàn)空頂現(xiàn)象或端面距大于340mm，必須及時拉好超前架并接實頂，嚴禁出現(xiàn)空頂現(xiàn)象幫。

（4）正常情況下人員不準進入煤壁和機道內(nèi)作業(yè)；若需要進入煤壁或機道內(nèi)作業(yè)時，工作面采煤機、刮板輸送機等設(shè)備開關(guān)必須停電閉鎖，并掛好停電牌由專人看管，嚴格執(zhí)行好“誰停電誰送電”制度，工作中要嚴格執(zhí)行“敲幫問頂制度”，人員站在安全支護范圍內(nèi)用長度不低于2m的金屬長把工具找掉頂幫的危巖活石。工作中確保人員始終在安全支護范圍內(nèi)作業(yè)，嚴禁空頂作業(yè)，否則，不準進入煤幫和機道作業(yè)。煤壁或機道有人作業(yè)時，工作地點上、下5架范圍內(nèi)嚴禁任何人員操作支架，防止發(fā)生意外事故。

5.爆破作業(yè)安全措施

（1）過斷層前，工作面必須備好兩套完整的打眼鉆具。打眼時，可分兩組平行鉆眼作業(yè)；裝藥時，只準一組裝藥，并做到一次裝藥必須一次起爆，每次起爆炮眼數(shù)不得超過10個。嚴禁在一個工作面使用2臺發(fā)爆器同時進行爆破。

（2）工作面打眼時要堅持濕式打眼，工作人員要嚴格按規(guī)定的炮眼角度、深度和眼距施工，不符合要求的炮眼禁止裝藥爆破。

6.結(jié)束語

斷層地質(zhì)結(jié)構(gòu)對礦井采掘所產(chǎn)生的影響是十分顯著的，想要保證作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)安全性，必須要注重采掘技術(shù)的研究深度與廣度。斷層的形成是地質(zhì)活動的結(jié)果，想要保證在斷層結(jié)構(gòu)中順利完成礦產(chǎn)資源開采工作，需要借助于先進的技術(shù)手段和管理理念，強化斷層地質(zhì)結(jié)構(gòu)中采掘工作的研究。深化對礦井采掘技術(shù)的研究，能夠有效推動礦產(chǎn)開采事業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。