浅谈复杂地质条件下综掘机快速过断层方法

杨雄

摘要：针对综掘机综掘遇断层严重影响割掘进度问题，结合杉木树煤矿实际情况，总结出一套适合该类型的过断层技术。杉木树煤矿N26轴部B煤层运输大巷使用的一台EBZ-160加强型悬臂式纵轴掘进机进行掘进。因受地质构造影响，现巷道顶板破碎、围岩稳定性差，严重制约了该巷机械化水平的发挥。为充分利用现有资源，该掘进面在遇正断层时，采用“后退卧底法”安全、快速的过断层带，解决了断层影响割掘进度问题。

关键词：综掘机；过断层技术；地质构造

中图分类号：TU112 文献标识码：A 文章编号：2095-3178（2018）20-0063-01

长期以来，断层对于综掘的施工具有非常大的影响。经过长期实践经验，并结合杉木树煤矿具体情况，总结研究出一套适合南方复杂地质条件下的综掘过断层技术，是非常有必要的，是提高单进，提高效率的关键技术。

1 工作面概况

杉木树煤矿N26轴部B煤层运输大巷，位于树木树煤矿滥泥坳向斜轴部，四周断层环绕，内部断层较发育且B煤层整体有薄化、分层现象。该巷从N26边界探煤上山内挂口往西施工1078m揭露一正断层，断层产状为：倾向122°，倾角71°，落差大于5m。从断层揭露点以西100m都在构造影响范围内，由于受断层影响，该巷煤层薄化严重，巷中煤厚仅0.3m，局部段煤层已断失。综掘机施工过程中基本顶为沙质泥岩，下软上硬。同时，由于该区裂隙发育，使得该段巷道水文地质条件复杂，给巷道顶部支护管理也带来了巨大的困难。

2 工作面前方断层预测

在掘进过程中，前方隐伏的断层往往造成另一盘的煤岩层变化，当断层落差较大时，便无法看到断层另一盘的煤层，因此确定断层性质和寻找失翼煤层便成为该巷掘进工作的重中之重。在该巷掘进中，采用以下方法探测断层的产状及煤层赋存情况。

2.1 煤岩层位对比法

通过对巷道围岩的分析，结合矿井煤层的标志层以及煤层的顶、底板岩性特征，对已揭露出的断层盘煤岩层位进行对比分析，从而确定断层的性质和断距，据此可寻找失翼煤层。

2.2 规律内推法

通过长期积累的断层资料和所掘邻近巷道的地质条件进行分析，确定新揭露出的断层性质，寻找失翼断层。

2.3 钻孔勘探法

根据地质钻孔揭露的实际情况，结合矿井的煤层特征，准确的分析出断层的性质、落差以及现有掘进面至失翼煤层的距离，根据探明的断层产状，确定过断层技术方案。

3 快速过断层方法

3.1 快速过断层方案

通过地质资料分析确定该断层为正断层后，所以通过分析及研究，采取从断层揭露点开始采用“后退卧底法”，即断层下盘卧底、上盘挑顶，通过腰线控制进行施工。下盘卧底超高段及时施工“锚+网+喷”支护，下盘挑顶施工保证巷道高度。同时，在断层破碎带巷顶、帮补打锚索进行强化支护，结合国内成熟的顶板支护技术 [1-3]。

卧底施工期间，有部分露头硬岩时，首先截割周围部分，使其自然坠落。综掘机截割时不准超负荷作业，综掘机行走时不准进行截割，防止加大截割载荷造成截割头减速箱损坏。在截割时，特别是在截割坚硬岩石时，要使综掘机铲板及后支撑接地良好，减少震动，防止截割齿超前磨损影响截割效率。综掘机过断层施工工艺的优化，避免了综掘机直接截割巷中坚硬的岩石，缩短了过断层的时间，有效的减少了综掘机截齿的磨损度。

3.2 配套设施

综掘机过断层期间采用松动爆破协助法，即先采用眼孔爆破的方式将岩石分裂，以易于截割头直接截割，避免了综掘机直接截割完整坚硬的岩石，减少了综掘机截割负荷，缩短了过断层时间。综掘机掘进产生的矸石采用综掘机装载，通过巷内二条皮带转运至该巷挂口处，再用一吨矿车将矸石运至地面矸场。实现了掘进工作面连续运输，减少了排矸时间，有效的提高了该工作面的单产单进，同时也减少了机电事故的发生。

3.3 断层面支护

巷道设计净宽为4米，设计净高为3米，经计算采用φ18×2000mm的钢筋锚杆和钢筋网等进行支护。顶部采用钢筋锚杆配合4000×800mm的钢筋网，按730×800mm间排距进行布置，帮部采用钢筋锚杆配合1600×800mm的钢筋网，按730×800mm间排距进行布置。由于断层带围岩破碎，需在现有的支护基础上补打锚索进行强化支护（特别是卧底段巷道高度大于3.5m时），锚索规格为φ15.24×5400mm，顶部采用“一梁二锚”和“单锚索”进行强化支护。巷道采用综掘机卧底后超高，顶部锁口支护采用钢筋锚杆配合“一梁五锚”成品钢带沿巷道走向进行布置，锚杆的间排距为750×800mm。

3.4 注意事项

（1）根据钻探分析断层的性质和失翼煤层距卧底处的距离及层位关系，结合该巷的用途，合理的设计卧底后巷道掘进坡度，尽量减少过断层岩石工程量。

（2）搞好断层带应力集中区的支护设计，根据巷道的设计尺寸及围岩性质，合理的选择支护材料的型号及种类，如：N26轴部运输巷使用的锚索型号有φ15.24×5400mm，φ15.24×8400mm两种。

（3）搞好超高段巷帮支护，当巷帮高度大于3.5米时，采用“一梁二锚索”对巷帮进行强化支护。

（4）重新揭露失翼煤层前，必须制定专项的揭煤措施，施工单位严格按揭煤措施相关规定执行（揭煤措施必须包含探掘、瓦斯预测等内容）。

5 结论

（1）井巷布置应尽量避开地質条件复杂区域，以减少对掘进的影响，施工前必须充分利用现有资料。

（2）杉木树煤矿掘进综掘掘进时遇断层，首先采用钻探确定断层的性质，再利用综掘机对该巷碛头10米段巷道进行卧底，再按负12°的坡度定向施工，减少了过断层岩石工程量，采用皮带排矸，实现远距离连续运输，该巷过断层带期间的单产进尺、掘进工效等主要生产技术指标均得到大幅度提高。

（3）对复杂地质条件下综掘机的使用提供了非常高的参考价值。

参考文献

[1]刘洪林，林建彪，马述起，等.断层破碎顶板冒顶巷道修复技术研究[J].煤炭工程，2011（4）：76-78，81.

[2]王琦，李术才，李智，等.煤巷断层区顶板破碎机制分析及支护对策研究[J].岩石力学，2012， 33（10）：3093-3102.

[3]袁亮，薛俊华，刘泉声，等.煤矿深部岩巷围岩控制理论与支护技术[J]. 煤炭学报.2011， 36（4）：535-543.