浅析煤矿巷道过断层掘进施工的影响因素与关键技术

陈善豪

【摘 要】对于煤矿开采而言，巷道支护是其过程中较为重要的一道工序，同时也是煤矿开采得以安全、顺利进行的重要保障。随着矿产资源的不断开采，煤矿数量在以较快的速度减少，使得煤矿开采越加往深煤层开采发展，煤矿开采面临着越来越复杂的开采地质环境，同时也对巷道支护工作造成了较大困难。尤其是随着煤矿开采阶段越是深入，其面临的巷道支护问题也越加复杂，如：高地应力、巷道变形、断层褶取等，都为巷道支护带来较大困难。因此，对较为典型难支护巷道进行了详细分析介绍，并针对性地对相关支护应对对策进行了有效探讨，以期能够为提高巷道支护质量，推动煤矿行业健康发展提供有效参考。

【关键词】巷道掘进;断层;机理;问题;技术措施

引言

断层是构造运动中广泛发育的构造形态。它规模不等、大小不一，大到数百、上千公里，小的不足一米，但其都破坏了岩层的连续性和完整性。在岩体介质中断层是其弱面，周围岩体力学强度远远低高于其强度。断层的存在导致煤层突出危险性增大;断层的存在导致工作面突水危险性增大;断层的存在可改变顶板冒落的一般规律;断层是控制地表裂缝发育范围及其特征的重要因素。断层的存在影响整个矿井生产系统规划，所以在巷道布置、工作面回采等矿井开采的过程中必须考虑其带来的影响。

一、加强掘进巷道过断层破碎带安全措施的重要意义

地质构造是矿井巷道开掘施工重要影响因素之一。其中巷道掘进过程中遇断层破碎带，受构造应力和原岩应力作用，断层构造发育范围内围岩整体性遭受破坏。在原生裂隙的基础上产生次生裂隙，促使巷道围岩强度降低、易破碎，掘进时围岩矿山压力显现剧烈，导致巷道围岩发生塑形破坏，顶板变形失稳严重，若不及时采取合理有效的支护措施很容易发生顶板大面积垮落事故。目前我国多数煤矿对断层破碎带顶板主要采用锚 杆、锚索等联合支护进行维护，但是受外力作用（构造应力、围岩应力、上 覆岩层重力）锚杆（索）支护质量差，主要表现在锚固效果差、抗拉拔力低 等，无法保证断层破碎带处顶板稳定性。工程实际中应选择合适的过断层 方案，并采取有效的支护方案与安全管理措施，以保障矿井巷道在生产过 程中安全使用。

二、断层的形成原理及影响

2.1 断层的形成

断层是煤矿开采过程中经常遇到的地质构造之一，对所开采煤层是否完整连续有直接影响。断层形成机理：地壳运动会产生一定的相对作用力，该作用力作用于煤层，当强度过大时，煤层产生错裂现象，最后形成破裂面。当破裂面的上盘上升，下盘下降时，形成正断层;反之，就会形成逆断层;当上盘与下盘移动为一个水平方向时，就会产生平推性的走滑断层。

2.2 断层的影响

断层影响体现在两方面：a）对巷道掘进的影响。在巷道掘进过程中，断层会直接对施工进度和难度产生严重影响，甚至会使工程进度停止，不仅降低掘进工作效率，且加大了掘进成本，直接影响矿井的经济收益;b）对生产安全的影响。断层使煤层形成破碎带及疏水通道，在开采掘进过程中会产生透水，威胁施工人员的人身安全，甚至可能发生严重的安全事故，对矿井安全带来极大的影响。

2.3 断层出现的预兆

断层出现之前会有一些预兆，主要表现以下几点：a）煤层顶板发生一些明显的节理化现象。节理越明显 的地方，遇到断层的概率就越大;b）煤层出现突变。比如煤层在短时间内产生极大的变化;c）掘进过程中 煤层连续性和煤层强度明显降低，煤层破碎，滑面增多;d）煤层起伏变化多样，甚至出现褶皱。

三、过断层的安全技术措施

在巷道掘进 施工前，需对巷道布置的 区域地 质情况进行详细勘察，对勘察所得结果组织 由专管领导带领 的专业技术人 员进行分析和研究，根据实际做 出掘进过断层的施工作业方法和安全技术措施。在巷道掘进施工过断层前，需严格遵循敲帮问顶制度，及时发现和处理存在 的 问题和安 全隐 患。在 巷道过 断层 过程中，尽量一次施工，避免巷道无支护状态下的围岩暴露时间过程，及时给予支护，确保支护方 式的合理性和支护质量，这样才能有效对顶板形成支护作用，避免顶板事故的发生。巷道过断层的支护方式是 否合理，是安全过断层成功与否的关键。

3.1 过断层之前的安全技术措施

在过断层之前的巷道施工过程中，煤矿有关技术管 理部门人员需首先判断断层基本情况，并结合具体实际情况初步制订相关的过断层方式，同时将已制定的技术方法通知基层部门，并对施工人员进行检查与监督。从距离预计断层 20 m 的位置开始使用边探边掘的 方式进行掘进，根据断层出现初期与落差之间的具体 施工情况，报告相关生产供应部门及技术工程师。如 果在掘进过程中发现断层厚度出现了明显的异常情况，需马上停止施工作业，进行钻探检查，全面检测巷道 内的水及瓦斯，并就具体实际情况拿出相应对策。在 施工前，巷道工作组需进行卸压孔及探孔的工作，对 孔隙进行严格检查及记录，且钻孔时要参考煤层的巷 道倾斜程度和角度，对煤层的异动情况进行检测与判 断，此外，钻孔过程中如果有渗水现象发生，需马上 停工，并将情况反映到上级技术部门进行处理。

3.2 施工时的安全技术措施

巷道掘进工作需遵守边探边掘的施工原则，在距 離工作面约 2 m 的位置进行钻孔探测实验。当经检测 煤层厚度超过 2 m，立即停止钻孔。当断层落差为煤层 厚度的 50%时，可在距离煤层顶板约 0.5 m 的位置施 工钻孔;当断层落差为煤层厚度的 2 倍左右时，改变 施工角度，重新选择一个合适的切入点进行钻孔探测，同时在工作过程中根据检测结果测定钻孔需要的数量。进行爆破时严格遵守相关安全规定，在固定的 地点安装雷管，保证电雷管的绝缘层正常，在药卷顶 部装入雷管，同时用角线把雷管绑好。爆破完成后，至少等待 0.5 h 才能再次进入巷道，技术人员对其通 风环境做好检测，发生危急情况时执行相关的应急处理 措施。

四、总结

对于井下采煤而言，开采技术与工艺的合理选择才能提升煤炭开采质量与效率的根本所在，就目前我国井下采煤作业技术工艺而言，不同技术工艺都有着各自的应用优势与适用条件，在不同条件下合理选 择相应的采煤技术工艺才能发挥对煤矿生产的积极影 响。因此，要求煤矿开采企业基于需求分析，结合实际情况选择合适的井下采煤技术与采煤工艺，才能充 分发挥技术优势，提高采煤工作效益。

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（作者单位：河南锦源建设有限公司）