煤矿掘进巷道过断层技术措施探析

夏范周

摘 要：工业能源的逐渐增加带来了煤炭、石油、天然气等自然资源的开采量的增加，尤其是煤炭的开采量，为了满足更多企业及居民生活的需要，开采量逐渐增加的同时开采技术也在快速提高。在实际开采过程中要面对很多突发情况以及各种疑难的矿藏分布情况，尤其是在煤矿掘进巷道过断层的开采情况，本文就这一情况做一下介绍。

关键词：煤矿；掘进；巷道；过断层

中图分类号： TD792 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）36-160-2

0 引言

煤矿区矿井下巷道掘进的时候，遇到断层结构是一种常见的情况，断层矿藏分布也是造成矿采事故的一个重要诱因，而且还在生产记录中名列前茅。近些年来露天煤炭矿藏开采逐渐增加，资源在逐渐减少，深度开采的需求量不断增加，伴随而来的开采条件也逐渐复杂。在开采过程中遇到断层的情况给开采带来了更多的安全生产隐患。所以近些年来在这方面的研究也逐渐增多，如何选择科学合理的办法能够通过断层区，并能有效的保障安全生产，提高开采效率，减少矿藏报废的浪费。这对我国煤炭资源的开采事业长久发展有重要意义。

1 断层出现的原因及影响

1.1 断层形成原因分析

断层是地质的一种常见形态，在不同区域地质结构不一[1]，断层只是其中的一种靠地壳变动而形成的土层结构，而煤炭层也是地质的一个部分。煤矿断层的形成主要是土层挤压运动的过程中煤炭层随着土层而断裂的。断层煤矿包含地上和地下两种，地上的一种就形成了露天煤矿，地下的一种就是我们分析的这个地下煤矿层。

1.2 断层对矿山生产的影响

首先断层对巷道掘进进度的影响。在煤矿矿井巷道开采中，如果遇到了断层，则掘进的工作就要停下来，并对断层的情况进行考察，判断断层的稳固程度，是否能继续开采，危险系数以及继续掘进的成本等其他对矿井的经济收入有影响的因素。其次，断层的开采对施工安全有很大隐患，其中的瓦斯、地下水等物质都可以从断层渗透出来，这就有瓦斯爆炸、透水事故发生的概率，对工作人员产生严重的安全威胁。前些年一些煤矿事故的发生，多半是工作人员在面对断层时的麻痹大意引起的。

1.3 断层出现的征兆

煤矿开采巷道掘进过程中在断层出现前，也会有一定的征兆，经过多年的前人总结，大致分为这几种[2]：其一，巷道顶板底板有显著的节理化现象，而且节理化现象越来越明显，则说明距离断层越来越近；其二，煤层顶板和底板的标高在掘进的过程中出现较大程度的变化，尤其是同一煤层顶板和底板在较短距离内发生大幅度变化；其三，煤体硬度出现明显的减弱，煤层破碎量增多，同时滑面也有明显的增多；其四，在煤矿断层的附近会出现褶皱。这些现象都会给开采人员以经验提示，遇到断层了。

2 过断层的方法

为了有效提高矿井的产量，需要对矿井进行深度掘进并且提高开采的效率以及范围，深度掘进则需要面临着各种不同的矿层结构，结构越是复杂，则在掘进的过程中困难越多[3]。这就带来了处理断层及其它危险困难矿层的技术难题。在煤矿开采行业增加对断层技术的研究，保证开采现场能够安全通过断层结构。一般情况下开采人员都是根据断层顶板的坚固程度来采取相应的措施，基本不会对顶板进行破坏，在掘进的过程中要对顶板和底板的坚实程度变化情况进行了解，在未考察情况前不能妄动施工，避免出现安全事故。

2.1 过小断层的方法

在巷道掘进的过程中，会遇到不同程度的断层结构，在三十五米以上的大型断层结构，则可以根据断层考察情况进行针对断层的施工方案，但是较小的断层结构，如何去做是一个难题，按断层施工则耗资大，得不偿失，不按断层结构方案施工，则影响安全作业无法通过，针对小断层结构我们来做以下两种方案。

2.1.1 后退挑定法

这种方案可用于煤层上移的情况，也就是开采方向上的煤层比正在开采的煤层上移了。可先后退一段距离，然后再将顶板上挑，挑至断层顶面，让巷道的底部刚好在断层顶板，这样在保证支护结构稳定之后再继续向前掘进，如图1所示：

2.1.2 后退卧底法

这种方案主要用于当挖掘到断层且断层是在下方时，可以将巷道向下延伸，采用卧底的方式，将巷道的底板延伸到刚好煤层的上层，然后再将巷道加固稳定，即可进行挖掘开采，如图2所示。

2.2 过大断层的方法

在巷道掘进过程中一般三十五米以上的即可称作是大断层，在通过大断层的时候一般以先导硐后注浆的方式来处理。我们可以在小断面过后，按照巷道成型后1.5米的距离来设计断面轮廓线，这样在巷道内的距离可以保持在两米，然后再加以钻孔注浆进行加固。在施工结束前，需要安装一个混凝土止浆垫，这个止浆垫在断层面10米左右的距离为宜，最后在巷道内需要进行喷浆封闭，喷浆封闭需要在10米的范围内。然后在其周边进行打孔注浆处理，需要根据实际的坚固程度来判断喷浆的深度和密度。

3 巷道掘进过断层的技术措施

3.1 前期准备阶段的技术措施

首先是指定方案[4]，根据实际勘察情况来确定该情况可以由哪些部门安排相应的技术人员进行处理，由技术人员确定施工方案，并将指定好的方案给审核部门进行确认后，由组织安排人员监督实施。其二，在施工到距离断层位置大概20米的距离时，需要降低掘进速度，改为边勘察边施工的方式，根据勘察结果实时调整施工细节，这样可以在施工过程中收集到相关防突钻孔的各类数据，将这些数据反馈给生产部门根据断层的真实情况再进行调整方案及施工进度。其三，在掘进过程中要注意对于断层厚度的变化，如发现异常变化的情况，要停止施工，重新勘察现场情况，主要是对瓦斯以及地下水的情况进行详细考察，并在考察结果出来后迅速指定相应的措施方案。其四是在巷道掘进前要对卸压孔与探孔工作进行开展，因为这个工作对于掘进工作非常重要，所以要安排专业人员进行检查，并实时记录施工进展过程中的巷道变化情况，将煤层及矿石层的特性及时上报，做好防突及通风工作。另外在钻孔挖掘过程中要严格遵守巷道掘进的技术要求，避免巷道的质量出现风险。在钻孔过程中容易出水，要对出水的部位进行详细记录，并立即报相关部门采取相应措施。

3.2 掘进施工阶段的技术措施

第一，巷道掘进在断层面进行施工作业时，必须严格遵守“边探边掘”的施工原则。在钻探时，每次探测都应超前掘进工作面2m以上，若探测煤层厚度超过2m，则应先停止掘进作业，实施钻孔卸压作业。当探测到断层距离掘进工作面不足5m时，则应停止所有钻孔作业，实施相应的过断层措施；第二，断层落差超过煤厚一半厚度而低于煤层1倍厚度，则应先在本盘煤层顶板0.5m处向另一盘煤层钻设8个深度20m的卸压钻孔，随后依据断层煤厚挖设另一组钻孔，确保其能控制到断层面之后5～10m的煤岩层，钻孔间距为2～2.5m，每排钻孔数量以3～4个为佳；第三，断层落差超过煤层1倍厚度，则在进行钻孔卸压作业时应依据施工倾角的改变进行。通常而言，卸压钻孔应选择距离断层面3m以上的位置进行作业，并依据浅探钻孔探明的具体情况来确定应钻设的卸压钻孔数量[5]。

4 结束语

工业发展迅速，煤炭需求量也逐渐提高，对煤矿的开采需求量也在随着逐渐增加，为满足使用，一方面需要增加对于矿井深度的开采，一方面需要加快开采速度。煤炭开采本就是一个危险系数非常高的行业，在工作量不断加大的情况下，需要采用科学的办法去对矿藏情况进行加固，预防安全问题的发生，尤其是在过断层的过程中。只有保证了安全生产才能获得更多的煤矿，保证煤矿行业的可持续发展。

参 考 文 献

[1] 王齐泉，闫国虎.煤矿掘进巷道过断层技术措施[J].科技创新与应用，2014，05：104.

[2] 申家志.巷道掘进过断层方法及技术措施研究[J].内蒙古煤炭经济，2014，09：129-130.

[3] 徐苏翔.煤矿掘进巷道过断层技术探讨[J].能源技术与管理，2014，06：70-71.

[4] 崔磊.煤矿掘进巷道过断层漏顶区域施工技术探析[J].广东科技，2014，22：121+125.

[5] 胡永，童辉.实现煤矿巷道快速掘进技术措施分析[J].科技创新与应用，2015，27：127.