煤矿井下采掘工作面过断层技术的应用及发展趋势

2021-08-31＊贾蒙

当代化工研究 2021年16期

＊贾蒙

（山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司山西 033400）

断层的出现，是由于地壳活动所致，若是煤矿采掘过程中遇到断层，将会受到很大的影响。首先是降低岩层整体稳定性，加大支护难度[1]。其次是断层中的水流与瓦斯等，会引发安全事故。所以，在煤矿采掘作业中要格外注重过断层施工技术，在保障作业人员生命健康的同时，确保企业的长远稳定发展。

1.断层形成的原因

断层形成根本原因，是地质活动为岩层施加的力已经超出了其所能够承受的力，从而导致岩层发生破裂和位移，产生裂缝，较多的缝隙结合在一起，便形成了断面层。断面层随着地质活动而出现移动，以断面层滑动的方向不同，可以将其划分成为正断层与逆断层[2]。当上盘下降，下盘上升的时候，这种断层便被称作为正断层，反之为逆断层。

(1)后退挑定法

这种方法所适合的场景是断层面导致掘进施工方向的煤层向上方移动。当挑顶到断层面以后，巷道顶部位置正好与断层面下盘煤层顶板相碰撞。后退挑定法示意图如图1所示：

图1 后退挑定法示意图

想要保证掘进工作顺利有序完成，可以选择应用锚杆完成对顶层位置的支护，保障顶层位置稳定。

(2)后退卧底法

这种方法所适应的场景是断层面导致掘进施工方向的煤层向下方移动。当卧底到断层面位置以后，巷道顶部位置正好与断层面上盘位置的煤层顶板相碰撞[3]。后退卧底法示意图如图2所示：

图2 后退卧底法示意图

想要保证掘进工作顺利有序完成，可以选择应用锚杆完成对顶层位置的支护，保障顶层位置稳定。

2.过断层作业技术方法

(1)过断层作业方案设计

在对煤矿掘进面作出布置的时候，要对所有可能会因为断层而导致的安全事故的因素展开全面考量，尽可能的降低断层对煤矿掘进工作产生的不良影响，安置工作面的时候，要尽可能的保障其科学性与合理性。在深度挖掘煤矿资源的时候，若是遭遇全新的断层，要在最短的时间内将作业方向做出调整，保障作业安全，减少煤柱损失[4]。在实施回采的时候，倘若是断层相互之间的落差较小，并且落差的差距比煤层的厚度小，在不受到其他因素的影响下，作业人员可以选择硬过的方式。最为常见的作业方式是采取炮采工作面推过的方式，此时要保障支护措施到位，在较为薄弱的地层中需要将硬木桩打入，以实现支撑能力提升。倘若是利用机采工作面硬过，要首先对地质断面层位置的最小采高展开综合考量，确保其不低于机械滚筒。若是断层顶板在错位的影响之下落到溜子以下，此时便可以选择应用挑顶的方式完成工作找平。若是断层顶板在错位的之下落到溜子以上，此时便可以选择应用拉底的方式完成工作找平。

(2)技术原理与工艺流程

首先，当工作面顶破底量不低于40cm，需要预松动岩石，可选择放震动炮的方式。

其次，当采煤机挑顶超出20cm，需要实施打眼放炮，完成放炮以后，需利用采煤机挑顶拉底，实施根机移架，打出护帮板，滚筒放置的位置需要与支架之间间隔三架。若断层面顶板位置出现破裂，需要在最短时间内完成采煤机机身上方移架，打出护帮板，完成好顶板支护。将护帮板收回并运用采煤机完成第二刀顶板切割。

再次，工作面通过断面时，必须要按照施工规定对煤层顶板底板实施放炮处理，完成煤层的挑顶拉底，打眼放震动炮的频率需控制在每两刀煤一次。为切实保障煤炭的质量，在运输装运时可选择煤矸。

然后，断面过渡段位置将会伴随着煤炭开采的工作面移动到机头方向，可以将底板提高，降低采高破岩量。断层过渡段位置的采高需要控制在18m到20m之间，保证采煤机在通过的时候无阻挡。

最后，工作面煤璧一侧回顺的时候，需要再次完成一排单体支柱打设，控制煤壁与支柱之间的距离为30cm，采取铰接的方式完成顶梁施工。

3.煤矿井下采煤工作面过断技术应用

在进行实际的工作过程中,需要采煤机器的操控者针对采煤活动面上运用的各类支架的实时状况进行观察一旦出现问题，需要尽快排除，进而确保过断层采煤工作的安全性和科学性。

（1）由于棚顶故障的频繁发生，当从棚顶这一块排查时，有必要注意棚顶管理的有效性。可以选择支柱控制顶部并安排开放式钢梁支撑。当采煤工作面遇到正常断层时，可以选择下板和上板顶部的方法。棚屋距离为0.2m和0.6m。增强支撑强度的同时，也能以防止泄漏。采煤后，必须及时加强支撑煤层工作面的支柱，减小上板暴露时间，确保支柱初始支撑力符合规定标准，支架完全连接，支持支柱以防止故障，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，保护屋顶的完整性。当棚顶破损而无法被支撑时，则每对n形钢梁之间需要一个四柱木梁矩形棚。木梁选择为18cm×3m，由优质原木制成。

（2）煤矿水文地质条件十分复杂，许多煤矿开采面临压力开采，直接威胁到煤矿企业的安全生产。当采煤面对故障时，要对设施设备及时检测与更新准备必要的排水管和其它设备并对用水情况进行实施检查。如果发现异常，立即停工，报告领导，并采取相应措施处理故障。

（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。

（4）与工作面过断层相关的管理措施。煤矿矿井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[5]。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，在作业时间内不能对空顶区实施摘柱作业。

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。