煤礦掘進巷道過斷層技術措施探析

夏范周

摘 要：工業能源的逐漸增加帶來了煤炭、石油、天然氣等自然資源的開采量的增加，尤其是煤炭的開采量，為了滿足更多企業及居民生活的需要，開采量逐漸增加的同時開采技術也在快速提高。在實際開采過程中要面對很多突發情況以及各種疑難的礦藏分布情況，尤其是在煤礦掘進巷道過斷層的開采情況，本文就這一情況做一下介紹。

關鍵詞：煤礦；掘進；巷道；過斷層

中圖分類號： TD792 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）36-160-2

0 引言

煤礦區礦井下巷道掘進的時候，遇到斷層結構是一種常見的情況，斷層礦藏分布也是造成礦采事故的一個重要誘因，而且還在生產記錄中名列前茅。近些年來露天煤炭礦藏開采逐漸增加，資源在逐漸減少，深度開采的需求量不斷增加，伴隨而來的開采條件也逐漸復雜。在開采過程中遇到斷層的情況給開采帶來了更多的安全生產隱患。所以近些年來在這方面的研究也逐漸增多，如何選擇科學合理的辦法能夠通過斷層區，并能有效的保障安全生產，提高開采效率，減少礦藏報廢的浪費。這對我國煤炭資源的開采事業長久發展有重要意義。

1 斷層出現的原因及影響

1.1 斷層形成原因分析

斷層是地質的一種常見形態，在不同區域地質結構不一[1]，斷層只是其中的一種靠地殼變動而形成的土層結構，而煤炭層也是地質的一個部分。煤礦斷層的形成主要是土層擠壓運動的過程中煤炭層隨著土層而斷裂的。斷層煤礦包含地上和地下兩種，地上的一種就形成了露天煤礦，地下的一種就是我們分析的這個地下煤礦層。

1.2 斷層對礦山生產的影響

首先斷層對巷道掘進進度的影響。在煤礦礦井巷道開采中，如果遇到了斷層，則掘進的工作就要停下來，并對斷層的情況進行考察，判斷斷層的穩固程度，是否能繼續開采，危險系數以及繼續掘進的成本等其他對礦井的經濟收入有影響的因素。其次，斷層的開采對施工安全有很大隱患，其中的瓦斯、地下水等物質都可以從斷層滲透出來，這就有瓦斯爆炸、透水事故發生的概率，對工作人員產生嚴重的安全威脅。前些年一些煤礦事故的發生，多半是工作人員在面對斷層時的麻痹大意引起的。

1.3 斷層出現的征兆

煤礦開采巷道掘進過程中在斷層出現前，也會有一定的征兆，經過多年的前人總結，大致分為這幾種[2]：其一，巷道頂板底板有顯著的節理化現象，而且節理化現象越來越明顯，則說明距離斷層越來越近；其二，煤層頂板和底板的標高在掘進的過程中出現較大程度的變化，尤其是同一煤層頂板和底板在較短距離內發生大幅度變化；其三，煤體硬度出現明顯的減弱，煤層破碎量增多，同時滑面也有明顯的增多；其四，在煤礦斷層的附近會出現褶皺。這些現象都會給開采人員以經驗提示，遇到斷層了。

2 過斷層的方法

為了有效提高礦井的產量，需要對礦井進行深度掘進并且提高開采的效率以及范圍，深度掘進則需要面臨著各種不同的礦層結構，結構越是復雜，則在掘進的過程中困難越多[3]。這就帶來了處理斷層及其它危險困難礦層的技術難題。在煤礦開采行業增加對斷層技術的研究，保證開采現場能夠安全通過斷層結構。一般情況下開采人員都是根據斷層頂板的堅固程度來采取相應的措施，基本不會對頂板進行破壞，在掘進的過程中要對頂板和底板的堅實程度變化情況進行了解，在未考察情況前不能妄動施工，避免出現安全事故。

2.1 過小斷層的方法

在巷道掘進的過程中，會遇到不同程度的斷層結構，在三十五米以上的大型斷層結構，則可以根據斷層考察情況進行針對斷層的施工方案，但是較小的斷層結構，如何去做是一個難題，按斷層施工則耗資大，得不償失，不按斷層結構方案施工，則影響安全作業無法通過，針對小斷層結構我們來做以下兩種方案。

2.1.1 后退挑定法

這種方案可用于煤層上移的情況，也就是開采方向上的煤層比正在開采的煤層上移了。可先后退一段距離，然后再將頂板上挑，挑至斷層頂面，讓巷道的底部剛好在斷層頂板，這樣在保證支護結構穩定之后再繼續向前掘進，如圖1所示：

2.1.2 后退臥底法

這種方案主要用于當挖掘到斷層且斷層是在下方時，可以將巷道向下延伸，采用臥底的方式，將巷道的底板延伸到剛好煤層的上層，然后再將巷道加固穩定，即可進行挖掘開采，如圖2所示。

2.2 過大斷層的方法

在巷道掘進過程中一般三十五米以上的即可稱作是大斷層，在通過大斷層的時候一般以先導硐后注漿的方式來處理。我們可以在小斷面過后，按照巷道成型后1.5米的距離來設計斷面輪廓線，這樣在巷道內的距離可以保持在兩米，然后再加以鉆孔注漿進行加固。在施工結束前，需要安裝一個混凝土止漿墊，這個止漿墊在斷層面10米左右的距離為宜，最后在巷道內需要進行噴漿封閉，噴漿封閉需要在10米的范圍內。然后在其周邊進行打孔注漿處理，需要根據實際的堅固程度來判斷噴漿的深度和密度。

3 巷道掘進過斷層的技術措施

3.1 前期準備階段的技術措施

首先是指定方案[4]，根據實際勘察情況來確定該情況可以由哪些部門安排相應的技術人員進行處理，由技術人員確定施工方案，并將指定好的方案給審核部門進行確認后，由組織安排人員監督實施。其二，在施工到距離斷層位置大概20米的距離時，需要降低掘進速度，改為邊勘察邊施工的方式，根據勘察結果實時調整施工細節，這樣可以在施工過程中收集到相關防突鉆孔的各類數據，將這些數據反饋給生產部門根據斷層的真實情況再進行調整方案及施工進度。其三，在掘進過程中要注意對于斷層厚度的變化，如發現異常變化的情況，要停止施工，重新勘察現場情況，主要是對瓦斯以及地下水的情況進行詳細考察，并在考察結果出來后迅速指定相應的措施方案。其四是在巷道掘進前要對卸壓孔與探孔工作進行開展，因為這個工作對于掘進工作非常重要，所以要安排專業人員進行檢查，并實時記錄施工進展過程中的巷道變化情況，將煤層及礦石層的特性及時上報，做好防突及通風工作。另外在鉆孔挖掘過程中要嚴格遵守巷道掘進的技術要求，避免巷道的質量出現風險。在鉆孔過程中容易出水，要對出水的部位進行詳細記錄，并立即報相關部門采取相應措施。

3.2 掘進施工階段的技術措施

第一，巷道掘進在斷層面進行施工作業時，必須嚴格遵守“邊探邊掘”的施工原則。在鉆探時，每次探測都應超前掘進工作面2m以上，若探測煤層厚度超過2m，則應先停止掘進作業，實施鉆孔卸壓作業。當探測到斷層距離掘進工作面不足5m時，則應停止所有鉆孔作業，實施相應的過斷層措施；第二，斷層落差超過煤厚一半厚度而低于煤層1倍厚度，則應先在本盤煤層頂板0.5m處向另一盤煤層鉆設8個深度20m的卸壓鉆孔，隨后依據斷層煤厚挖設另一組鉆孔，確保其能控制到斷層面之后5～10m的煤巖層，鉆孔間距為2～2.5m，每排鉆孔數量以3～4個為佳；第三，斷層落差超過煤層1倍厚度，則在進行鉆孔卸壓作業時應依據施工傾角的改變進行。通常而言，卸壓鉆孔應選擇距離斷層面3m以上的位置進行作業，并依據淺探鉆孔探明的具體情況來確定應鉆設的卸壓鉆孔數量[5]。

4 結束語

工業發展迅速，煤炭需求量也逐漸提高，對煤礦的開采需求量也在隨著逐漸增加，為滿足使用，一方面需要增加對于礦井深度的開采，一方面需要加快開采速度。煤炭開采本就是一個危險系數非常高的行業，在工作量不斷加大的情況下，需要采用科學的辦法去對礦藏情況進行加固，預防安全問題的發生，尤其是在過斷層的過程中。只有保證了安全生產才能獲得更多的煤礦，保證煤礦行業的可持續發展。

參 考 文 獻

[1] 王齊泉，閆國虎.煤礦掘進巷道過斷層技術措施[J].科技創新與應用，2014，05：104.

[2] 申家志.巷道掘進過斷層方法及技術措施研究[J].內蒙古煤炭經濟，2014，09：129-130.

[3] 徐蘇翔.煤礦掘進巷道過斷層技術探討[J].能源技術與管理，2014，06：70-71.

[4] 崔磊.煤礦掘進巷道過斷層漏頂區域施工技術探析[J].廣東科技，2014，22：121+125.

[5] 胡永，童輝.實現煤礦巷道快速掘進技術措施分析[J].科技創新與應用，2015，27：127.