煤矿巷道特定情况掘进过断层技术

李少强

摘 要：阐述了煤矿巷道掘进过断层时，在综合分析掌握的地质情况，提出不同施工方案，通过计算和推测，排除风险，经过方案对比，选出施工方案，并对其效果进行总结。

关键词：煤矿巷道；掘进；过断层

中图分类号：TD16 文献标识码：A

河北冀中能源股份有限公司东庞矿21105工作面属于11采区，该采区21107工作面已回采结束，地质情况已经有所掌握。为解决21105掘进工作面外围巷道掘进期间的煤炭外运和物料运输及工作面两巷掘进期间的物料运输，在21107运料绕道适当位置开口掘进21105运料斜巷，掘进80m将与原21107运煤通道贯通。根据地质预报，自巷道开口处分别前掘53m、65.5m、78m左右将依次揭露北f190、SYf4、SYf3前上断层，产状分别为：327°∠70°H=5.3m左右、264°∠54°H=1.5m、318°∠30°H=0.4m，总落差约为7.2m。北f190、SYf4、SYf3断层在附近巷道均已揭露。

东庞矿的地质构造特点：1、断层相互切割交替出现，断层走向与煤层走向大致平行或小角度斜交。2、断层落差的纵向和横向衰减或递增速度增大。

一、根据已知条件，可以提出两个可行方案：

方案一：巷道沿顶板前掘揭露断层，在如果揭露情况与预报情况相同，将掘进机退到适当位置再按16°上山挑顶掘进，直到找到断层下盘的煤层顶板为止。则揭露北f190、SYf4 、SYf3断层后分别需将掘进机退后18.5m、5.23m、1.4m。

方案二：北f190断层在-480集中轨道巷和21107运料绕道均被揭露， SYf3断层在21107运料绕道被揭露，SYf4断层在21107运煤通道被揭露。根据矿地质构造特点结合已揭露的情况，推测巷道前方断层存在情况及断层总落差。同样根据21107运煤通道巷道内的标高和巷道素描情况可推算出贯通处标高；根据开口处标高和顶板走势推算贯通处标高，两者之差即为断层总落差。若所得结果在可控范围内则采取提前挑顶，采用上山掘进的方式直接过断层。

（一）、根据已揭露情况推测：北f190 、SYf3断层在21107运料绕道被揭露，产状分别为：327°∠70°H=5.3m，318°∠30°H=0.4m，北f190断层在-480集中轨道巷被揭露产状为304°∠70°H=2.3m，21105运煤通道运左侧与21107切眼平行，右侧与-480集中轨道巷基本平行，相距分别40m，130m。SYf4断层在21107运煤通道被揭露产状为264°∠54°H=0.9m左右。综上所述北f190、SYf4断层在巷道掘进前方存在， SYf3断层在巷道内存在可能性高，推测21105运煤通道掘进前方的的断层总落差约为5.7m。

（二）、根据已知的巷道顶板标高和坡度推算：开口处巷道顶板标高为-422.394m，巷道顶板3°上山，与21107运煤通道贯通处水平距离为80m，推算贯通处的巷道顶板标高为-418.20m。同时根据21107运煤通道（基本平顺过渡）内测点L9及测点L11的顶板标高推算贯通处的顶板标高为412.23m，两者推算的顶板标高相差5.97m，此即为巷道内断层的落差总和。

综上所述可以推断在21105运料斜巷前掘断层确实存在，推算总落差为5.7m--5.97m，与预报有差距考虑断层为变化。同时附近巷道已掌握，且东庞矿所开采的2#煤附近地层结构简单，与其他煤层距离较远，小范围内不会出现大的地质变化，不存在因断层而导致巷道掘进跃层的可能。故决定将巷道提前23m起坡巷道按13°上山挑顶掘进，直到与21107运煤通道顶板顺利接顶贯通为止。

二、对两个方案进行比较论证选择

方案一优点：方案先揭露断层后，再安排下一步工作，在技术上比较稳妥，不存在风险。

方案一缺点：1、该方案需要多次退掘进机挑顶，总共需要退掘进机25.13m，按每米巷道成本2650元，合计多支出66594.5元。2、巷道不是平顺过渡而是呈台阶状上升且坡度大，且不能视通，不利于运输安全。3 在断层过去后在该巷道安装带式运输机，因坡度变化过大会造成带式运输机在运行中漂皮带，不安全；若安设两部运煤设备则导致设备多占用。

方案二优点：1、巷道平顺，坡度小，且巷道内视通，有利于运输安全；且布置一部带式运输机即可满足煤炭外运需求，减少了设备占用。2、由于巷道掘进为一次成巷，避免了材料和工时的浪费。

方案二缺点：1、虽然推测论证断层确实存在，但实际落差与推测可能存在误差。2、若断层摆动在掘进过程中提前或滞后揭露，巷道顶板不能与断层下盘煤层顶板顺利接顶，可能会出现小台阶。

综合两方案的优缺点，从工程量、材料消耗情况及工时等方面考虑，决定采用方案二。

三、方案可行性论证：方案二相关数据由已知条件推算得出，在技术上有一定风险，但是附近地质条件基本掌握，且贯通处的顶板标高已基本掌握，故该方案的可行性比较高。

四、风险预控：1、为了将施工的风险降到最低，在掘进期间要根据需要及时钻探测前方情况，做到能及时掌握前方的地质情况，随时根据情况调整施工要求，

2 根据已知条件和东庞矿的地质构造特点可以推测摆动幅度不会太大，对于小台阶可以适当挑顶，达到巷道平顺的要求。

五、过断层总结

巷道依次揭露各断层。揭露的北f190断层相对推算结果滞后2m，H=3.1m；SYf3断层揭露位置与推断基本一致，H=1.5m；SYf4断层相对推算结果滞后2m揭露，H=1.1m；揭露一个伴生小断层SYf134，H=0.6m；断层总体落差6.3m，与推算基本一致，在可控范围。本次巷道过断层基本达到了预期目标，节省了大量人力物力，收到了良好的经济效果；为后期掘进工作的安全生产创造了条件；同时也为掘进工作面过断层提供了新的思路，是一次有益的探索实践。

参考文献

[1]赵学社.煤矿高效掘进技术现状与发展趋势[J].煤炭科学技术，2007，35（04）.

[2]聂美华.煤矿施工中快速掘进技术的探讨[J].科技与生活，2010，12.endprint