矿井采掘过断层影响解析及其对采掘工作的影响

＊安俊鹏

（山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司 山西 033400）

矿井采掘工作的顺利性，将直接影响到煤矿开采事业发展的可持续性。在煤矿采掘的过程中，经常性的受到很多外来因素影响，地质构造是影响最为严重的因素之一。煤矿采掘方式选择与地质构造存在着很大的联系，所以在作业中首先要明确地质构造的影响，才可以提出具有针对性的解决措施，减少施工困扰。

1.断层地质对矿井采掘工作产生的影响

(1)断层地质形成的原因

断层地质的产生，主要是受到外部因素影响所致，外力是最为重要的影响因素。当外部作用力的力度超出岩层所能够承受的极限，将会导致岩层发生位移，进而表现出断层状态[1]。形成断层的环境不同，规模也有所差异，种类更是丰富多样，所以在矿井掘进作业中，断层是最为常见的地质构造类型。矿井采掘作业实施，受到断层的位移量、分布条件以及规模大小影响较大。

(2)断层产生的影响

矿井采掘工作的施工场地是矿井，其作业过程不免碰到断层地质构造。断层将会直接影响到采矿位置整体结构的稳定性，同时还会对矿产资源的走向产生影响。若是存在着断层结构，将会使得矿井两端位置存在着积压和牵引，降低断层位置的岩石强度，施工中受到外力影响将会出现破碎，造成矿区塌陷。另外，瓦斯气体也普遍存在于断层区，若是处理不当，也将会为作业人员带来安全威胁。

一般情况下，矿井采掘时的断层落差超过10m，将会造成采矿区域分成两个部分，分别进行开采能够大幅度削减断层产生的恶劣影响。在采掘过程中碰到的断层结构相互之间的落差没有超过5m，可以以断层倾斜角度的大小对巷道位置的腰线作出合理调控，保证巷道在最短时间内发现全新的顶板[2]。矿井采掘过程中要以回采巷道为依据，对断层中的实际情况进行观测。过断层的时候可以选择爆破的方式强行通过，在作业期间应提前保护好采矿设备，完成支架倾斜角度调整。

2.降低断层地质对矿井采掘的影响措施

(1)合理利用先进技术手段

在传承传统地质工作方法的同时，需要将先进的技术手段应用到物探工作中，对采掘过程中产生的冲刷问题、断层问题、沉缺问题、隐伏构造问题等等全面清查。对断层地质发育范围作出预测预报，分析其影响程度。基于钻探、无线传输、三维地震以及电法勘探等技术，将地质构造和地质构造的变化情况展开系统性分析，明确断层产生影响的范围，利用地测信息管理保障系统处理与评价图纸资料和基础资料。综合井巷工程、开采方案和地面地形，构建基于三维坐标的主线，完成矿山信息模型构建，实现矿井采掘的数字化支撑。

(2)构建瓦斯预警系统

断层地质的出现，将会导致瓦斯产生，为保证作业人员身体健康，降低矿井采掘工作危险系数，需要与瓦斯地质专业需求相结合，设计与研发出一套具有可行性的瓦斯预警系统[4]。在系统中整合地质图编制子系统、信息数据库、地质信息化协同系统等等，不同的系统根据功能的不同划分成若干子模块，如图1所示。

图1 瓦斯监测系统与辅助决策平台流程图

(3)提升断层地质问题应对能力

首先要选择科学化的开采设备，尽可能选择功率较大的设备，确保在矿井开采工作中，采掘设备大幅度提升切割性能。另外，要定期保养与维护开采设备，聘请专业的维护与管理人员对开采设备进行检查，保证在开采断层地质结构处的矿产资源发挥出良好的性能，如防止窜溜和防滑性能。其次要注重研究断层地质结构，增强探明地质构造的力度。动态性的跟踪地质构造变化情况，将地质构造的剖面图和平面图定期提交给地质部门和煤炭开采企业的管理部门，对不同地质环境下的生产工艺进行优化与调整，确保切实有效的将科学化措施落实到实处。最后做好超前查明工作，与采掘技术相结合，实现采掘技术的更新与完善，保障采取的挖掘工艺能够满足矿井开采需求，与断层结构相适应[5]。

3.提升采煤工艺要求

过断层的过程中，工作面将出现底矸，为了保证工作面的工程质量，减小石顶对放煤的影响，提高煤炭的回采率，减小煤炭含矸量，经区队研究，决定在回采过程中，如若工作面出现底矸加厚的现象，则将工作面底板根据工作面实际情况上漂。若在回采过程中遇到岩体较硬，无法用采煤机截割时，采用放松动炮后用采煤机扫地的方法过断层。

（1）严格控制断层范围内的采高，煤顶段严格控制采高（3.8m-3.9m）。过断层期间，调整采煤工艺，采用带压擦顶移架方法，移架滞后采煤机前滚筒1～2架，采煤机通过后及时伸出前梁打开护壁板。保证支架及运输机齐直，支架间距均匀，不挤架，不咬架，不错架，严禁出现运输机拖后现象。如顶板破碎顶煤塌落，冒高超过0.6m时，超前采煤机移望。

（2）采煤机割岩石时，速度尽量放慢，保证工程质量。如采煤机出现摇晃时，机组司机可根据情况往返割刀，底刀可以分层扫底，保证底板平整。严禁工作面出现台阶，并防止支架出现台阶状造成架间漏煤。

4.制定安全技术措施

（1）工作面过断层期间，现场备足过断层的材料，如板梁刹杆、金属网，在工作面铺设供风管路，供风钻打眼。工作面现场必须备足大板梁、刹杆、等材料，以备刹顶大板梁规格：长300cm×宽20cm×厚15cm、长200cm×宽20cm×厚15cm。8#菱形金属网规格：1.2m×10m。

（2）严格组织正规循环作业，过断层期间，加强工作面工程质量管理，确保工作面断层处溜子顺直顺平；加强工作面液压系统检修，做到不漏液、不窜液，泵站压力达到30MPa。加大设备检修力度，保证生产正常需要。

（3）加强工作面的顶板管理，确保工作面支护状态良好，液压支架不挤、不咬、不歪，相邻支架高低差不得超过支架侧护板的2/3，支架的顶梁与顶板平行支设，且接顶严密。10工作面若出现空顶现象或端面距大于340mm，必须及时拉好超前架并接实顶，严禁出现空顶现象帮。

（4）正常情况下人员不准进入煤壁和机道内作业；若需要进入煤壁或机道内作业时，工作面采煤机、刮板输送机等设备开关必须停电闭锁，并挂好停电牌由专人看管，严格执行好“谁停电谁送电”制度，工作中要严格执行“敲帮问顶制度”，人员站在安全支护范围内用长度不低于2m的金属长把工具找掉顶帮的危岩活石。工作中确保人员始终在安全支护范围内作业，严禁空顶作业，否则，不准进入煤帮和机道作业。煤壁或机道有人作业时，工作地点上、下5架范围内严禁任何人员操作支架，防止发生意外事故。

5.爆破作业安全措施

（1）过断层前，工作面必须备好两套完整的打眼钻具。打眼时，可分两组平行钻眼作业；装药时，只准一组装药，并做到一次装药必须一次起爆，每次起爆炮眼数不得超过10个。严禁在一个工作面使用2台发爆器同时进行爆破。

（2）工作面打眼时要坚持湿式打眼，工作人员要严格按规定的炮眼角度、深度和眼距施工，不符合要求的炮眼禁止装药爆破。

6.结束语

断层地质结构对矿井采掘所产生的影响是十分显著的，想要保证作业质量和作业安全性，必须要注重采掘技术的研究深度与广度。断层的形成是地质活动的结果，想要保证在断层结构中顺利完成矿产资源开采工作，需要借助于先进的技术手段和管理理念，强化断层地质结构中采掘工作的研究。深化对矿井采掘技术的研究，能够有效推动矿产开采事业健康稳定发展。