煤矿井下采掘工作面过断层技术的应用及发展趋势

上官朝阳

摘要：在煤矿实际生产过程中，由于井下地质条件变化，常常会有采掘工作面过断层的情况发生。断层附近围岩受应力影响较为破碎，降低了围岩的稳定性，而采掘工作面发生突水、瓦斯超限、冒顶等事故的很大一部分原因就是因为在工作面过断层带时未采取有效措施来防止上述事故的发生。

关键词：煤矿井下;采掘工作面;過断层技术

1断层的成因

众所周知，煤炭开采是一个比较高危的行业，在其开采过程中，有一定的几率会遇到断层问题，断层是一种地质构造，其形成和煤岩层的地质运动有关，断层是煤岩层在地壳运动的时候受到结构应力而发生断裂产生的，因为地壳的运动，会对煤岩层进行拉扯，当煤岩层所受的拉力大于它本身的张力的时候岩层本身就会出现裂缝，如果煤岩层所受到的拉力没有消失，这个裂缝就会不断的扩大，最终就形成了我们所说的煤岩断层。而对于煤岩断层的实际情况我们还可以对其进行比较仔细的分类，对于断层的两个部分我们可以根据其位移的情况称之为上下盘或者左右盘，断层所产生的断裂面被称为断层面，而对于上下断层的位移情况又可以将其分为正断层和逆断层，正断层是上盘相对下降，下盘相对上升，是受到张力的后果，其断层面倾角一般大于45°。反之则成为逆断层。另外，还有一种断层被称为平移断层，就是断层没有发生水平上的位移，而这种断层在地质构造中十分罕见的。

2确保煤矿井下采煤工作面安全过断层的技术

2.1重视工作面过断层期间的水害防治

在煤矿井下开采过程中，施工人员首先应当进行超前探查，例如一般会采用顺槽巷道对工作面的具体情况进行探查，管理人员再根据探查结果合理采取开采方式，同时也会重视对水流的防治工作，例如加入隔水层、建立排水设施等。除此之外，煤矿井下管理人员也应当重视水源灾害管理内容，最大程度保障作业人员的作业环境安全，避免出现延误施工进度的现象。由于煤矿地下水情况复杂，在开展作业之前，管理人员、施工人员一定要做好排水管道的安装工作，确保出现水流时及时排出。同时也要加大监督力度，井下施工人员在作业期间，安排监督人员对作业周围的水域情况进行仔细勘察，实时掌握水流的动态情况。若出现危险预兆，一定要及时停止作业，同时将情况进行上报，为管理人员制定决策提供有效的参考。在开采过程中，所有施工人员也应当提高安全意识，严格遵守各项规章制度，例如对断层进行作业时，首先要安装菱形金属网防漏设置，采煤机在通过断层时，操作人员也应当及时重视防护工作，例如安装好顶板，并且进行加固，防止出现顶板坍塌现象。

2.2有效控制割煤作业的速度

煤矿井下进行开采作业时，断层区域的煤层必然会出现不稳定的特点，即使加上了顶板防护，也会容易发生脱落。为此，在过断层时采用的采煤技术至关重要。施工人员也应当具有较高的技术操作水平以及临场应变水平。首先，采煤高度应当控制在2～2.2m之间，若在具体过程中，由于受到某些因素限制，采煤高度已经超过2.2m时，采煤机的切割速度就要受到控制。通常情况下，速度应该控制在每分钟两米以内，以平均速度高效完成煤矿的开采工作。另外，采煤机司机在控制采煤机的作业时，也应当及时关注作业周围的环境变化，若出现问题，首先要保证人身安全，同时，通过合理控制采煤机，确保安全通过断层。除此之外，煤矿井下开采过程中，一般会有多个断层同时施工的现象，此时不光作业人员要高度集中注意力，管理人员也应当加强对每个断层开采工作的每个阶段的监管力度，严格按照各项条例把控开采进度，确保顺利通过断层。

2.3做好瓦斯的监测与防治工作

煤矿由于受到埋藏位置、地质特点等的影响，周围瓦斯含量也会有不同的分布特点。在开采过程中，如果出现断层，一般会打破瓦斯的平常状态，让瓦斯出现不同寻常的流动或分布现象，在作业过程中稍有不慎，就会出现瓦斯爆炸。在过断层过程中，瓦斯爆炸属于常见危害之一。因此，施工人员、作业人员、管理人员都应当重视过断层过程中的瓦斯监测工作，防止出现由于瓦斯爆炸产生的人员伤亡。煤矿首先要引进专业的人员和设

备，对煤矿井下周围的瓦斯进行严格监测，当瓦斯含量在安全的浓度时再进行开采，若瓦斯含量浓度较高，一定要及时采取防治措施。除此之外，管理人员以及作业人员在下井开采时，也要随身携带瓦斯检测仪，随时关注瓦斯气体的含量，若瓦斯检测仪出现异常报警，要立即停止作业，迅速切断电源，组织井下人员安全有序的撤离作业现场，当瓦斯含量浓度降到正常值之后，方可重新进入采煤工作面，继续进行开采工作。

3煤矿井下采煤工作面过断技术应用

3.1采煤工作面过断层时，可以选择支柱控制顶部并安排开放式钢梁支撑（超前扩帮）。当采煤工作面遇到正常断层时，可以选择挑顶或落底的方法。棚屋距离为0.4m和0.6m。增强支撑强度的同时，也能以防止漏煤（矸）。采煤后，必须及时加强支撑煤层工作面的支柱，减小顶板暴露时间，确保支柱初始支撑力符合规定标准，支架完全连接，维持断层上、下的稳定性而避免出现下沉的情况。有必要确保支撑故障的移动钢梁和支柱的情况，达到一次性支撑，保护顶板的完整性。

3.2煤矿水文地质条件十分复杂，许多煤矿开采面临带压开采，直接威胁到煤矿企业的安全生产。当采煤面带压开采时，要对设施、设备提前进行检测，准备备用排水管和其它设备，并对排水情况进行检查。如果发现异常，立即停工，并采取相应措施处理故障。

3.3在过断层工作中最关键的危害物就是瓦斯，如果在采掘过程中对于瓦斯的治理不到位，一定会严重威胁到施工人员的生命安全。在施工之前，需要派遣专门的监测工作者，来对采掘区域内瓦斯的实际含量进行检测，一旦发现气体浓度超标，则立即停止工作，并且切断电源。杜绝在气体浓度超过限值的条件下工作。此外，断层处的采矿高度要控制在一定范围内，确保安全与资源的最佳利用，最佳控制范围2m到22m之间。

3.4加强工作面过断层相关的管理措施。煤矿采掘工作面多断层是否成功，将会对作业人员的生命与健康产生最为直接的影响。所以在作业环节中，要始终秉承安全第一的思想，注重对作业人员的安全培训工作，强化作业人员的操作技能与判断能力，积极更新与创新先进的技术手段，优化生产设备，将安全生产理念落实到实处。此外，还需要从以下几个角度着手，完成管理水平提升。

①坚决杜绝作业人员空顶冒进，保障作业环境安全，提升支护设备的牢固程度。

②禁止将支柱设置在浮煤或者是浮矸位置。

③制定与落实敲帮问顶制度，由专业的人员对制度的落实情况展开监督与指挥，派遣三人及以上人员共同完成破碎断层带作业。

④提高安全隐患预警能力，当存在威胁到作业人员生命安全的情况发生时，要在最短的时间内组织人员撤离到安全区域，无危险之后再恢复作业。

结束语

总而言之，在实施采掘工作面过断层时，具有一定的危险性，为保障安全且高效的完成作业，煤矿开采企业必须要彻底清楚断层形成的原因以及作业施工方式，注重在日常工作中提升安全教育力度。通过采取科学且有效的措施，更新技术理念与创新设备使用，提升安全管理能力。

参考文献：

[1]贺朋帅，涂政.煤矿井下过断层施工技术及安全技术措施研究[J].技术与市场，2019，26（02）：119+121.

[2]吴浩仁，孙兴平，陈建本.采掘联动过断层组安全高效开采关键技术研究[J].安徽理工大学学报（自然科学版），2019，39（03）：47-54.

[3]董利生.西铭矿48707工作面过断层巷道支护方式及工程应用[J].煤矿现代化，2018（03）：11-12.