淺談復(fù)雜地質(zhì)條件下綜掘機(jī)快速過斷層方法

楊雄

摘要：針對綜掘機(jī)綜掘遇斷層嚴(yán)重影響割掘進(jìn)度問題，結(jié)合杉木樹煤礦實際情況，總結(jié)出一套適合該類型的過斷層技術(shù)。杉木樹煤礦N26軸部B煤層運(yùn)輸大巷使用的一臺EBZ-160加強(qiáng)型懸臂式縱軸掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)。因受地質(zhì)構(gòu)造影響，現(xiàn)巷道頂板破碎、圍巖穩(wěn)定性差，嚴(yán)重制約了該巷機(jī)械化水平的發(fā)揮。為充分利用現(xiàn)有資源，該掘進(jìn)面在遇正斷層時，采用“后退臥底法”安全、快速的過斷層帶，解決了斷層影響割掘進(jìn)度問題。

關(guān)鍵詞：綜掘機(jī)；過斷層技術(shù)；地質(zhì)構(gòu)造

中圖分類號：TU112 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0063-01

長期以來，斷層對于綜掘的施工具有非常大的影響。經(jīng)過長期實踐經(jīng)驗，并結(jié)合杉木樹煤礦具體情況，總結(jié)研究出一套適合南方復(fù)雜地質(zhì)條件下的綜掘過斷層技術(shù)，是非常有必要的，是提高單進(jìn)，提高效率的關(guān)鍵技術(shù)。

1 工作面概況

杉木樹煤礦N26軸部B煤層運(yùn)輸大巷，位于樹木樹煤礦濫泥坳向斜軸部，四周斷層環(huán)繞，內(nèi)部斷層較發(fā)育且B煤層整體有薄化、分層現(xiàn)象。該巷從N26邊界探煤上山內(nèi)掛口往西施工1078m揭露一正斷層，斷層產(chǎn)狀為：傾向122°，傾角71°，落差大于5m。從斷層揭露點(diǎn)以西100m都在構(gòu)造影響范圍內(nèi)，由于受斷層影響，該巷煤層薄化嚴(yán)重，巷中煤厚僅0.3m，局部段煤層已斷失。綜掘機(jī)施工過程中基本頂為沙質(zhì)泥巖，下軟上硬。同時，由于該區(qū)裂隙發(fā)育，使得該段巷道水文地質(zhì)條件復(fù)雜，給巷道頂部支護(hù)管理也帶來了巨大的困難。

2 工作面前方斷層預(yù)測

在掘進(jìn)過程中，前方隱伏的斷層往往造成另一盤的煤巖層變化，當(dāng)斷層落差較大時，便無法看到斷層另一盤的煤層，因此確定斷層性質(zhì)和尋找失翼煤層便成為該巷掘進(jìn)工作的重中之重。在該巷掘進(jìn)中，采用以下方法探測斷層的產(chǎn)狀及煤層賦存情況。

2.1 煤巖層位對比法

通過對巷道圍巖的分析，結(jié)合礦井煤層的標(biāo)志層以及煤層的頂、底板巖性特征，對已揭露出的斷層盤煤巖層位進(jìn)行對比分析，從而確定斷層的性質(zhì)和斷距，據(jù)此可尋找失翼煤層。

2.2 規(guī)律內(nèi)推法

通過長期積累的斷層資料和所掘鄰近巷道的地質(zhì)條件進(jìn)行分析，確定新揭露出的斷層性質(zhì)，尋找失翼斷層。

2.3 鉆孔勘探法

根據(jù)地質(zhì)鉆孔揭露的實際情況，結(jié)合礦井的煤層特征，準(zhǔn)確的分析出斷層的性質(zhì)、落差以及現(xiàn)有掘進(jìn)面至失翼煤層的距離，根據(jù)探明的斷層產(chǎn)狀，確定過斷層技術(shù)方案。

3 快速過斷層方法

3.1 快速過斷層方案

通過地質(zhì)資料分析確定該斷層為正斷層后，所以通過分析及研究，采取從斷層揭露點(diǎn)開始采用“后退臥底法”，即斷層下盤臥底、上盤挑頂，通過腰線控制進(jìn)行施工。下盤臥底超高段及時施工“錨+網(wǎng)+噴”支護(hù)，下盤挑頂施工保證巷道高度。同時，在斷層破碎帶巷頂、幫補(bǔ)打錨索進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)，結(jié)合國內(nèi)成熟的頂板支護(hù)技術(shù) [1-3]。

臥底施工期間，有部分露頭硬巖時，首先截割周圍部分，使其自然墜落。綜掘機(jī)截割時不準(zhǔn)超負(fù)荷作業(yè)，綜掘機(jī)行走時不準(zhǔn)進(jìn)行截割，防止加大截割載荷造成截割頭減速箱損壞。在截割時，特別是在截割堅硬巖石時，要使綜掘機(jī)鏟板及后支撐接地良好，減少震動，防止截割齒超前磨損影響截割效率。綜掘機(jī)過斷層施工工藝的優(yōu)化，避免了綜掘機(jī)直接截割巷中堅硬的巖石，縮短了過斷層的時間，有效的減少了綜掘機(jī)截齒的磨損度。

3.2 配套設(shè)施

綜掘機(jī)過斷層期間采用松動爆破協(xié)助法，即先采用眼孔爆破的方式將巖石分裂，以易于截割頭直接截割，避免了綜掘機(jī)直接截割完整堅硬的巖石，減少了綜掘機(jī)截割負(fù)荷，縮短了過斷層時間。綜掘機(jī)掘進(jìn)產(chǎn)生的矸石采用綜掘機(jī)裝載，通過巷內(nèi)二條皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至該巷掛口處，再用一噸礦車將矸石運(yùn)至地面矸場。實現(xiàn)了掘進(jìn)工作面連續(xù)運(yùn)輸，減少了排矸時間，有效的提高了該工作面的單產(chǎn)單進(jìn)，同時也減少了機(jī)電事故的發(fā)生。

3.3 斷層面支護(hù)

巷道設(shè)計凈寬為4米，設(shè)計凈高為3米，經(jīng)計算采用φ18×2000mm的鋼筋錨桿和鋼筋網(wǎng)等進(jìn)行支護(hù)。頂部采用鋼筋錨桿配合4000×800mm的鋼筋網(wǎng)，按730×800mm間排距進(jìn)行布置，幫部采用鋼筋錨桿配合1600×800mm的鋼筋網(wǎng)，按730×800mm間排距進(jìn)行布置。由于斷層帶圍巖破碎，需在現(xiàn)有的支護(hù)基礎(chǔ)上補(bǔ)打錨索進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)（特別是臥底段巷道高度大于3.5m時），錨索規(guī)格為φ15.24×5400mm，頂部采用“一梁二錨”和“單錨索”進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)。巷道采用綜掘機(jī)臥底后超高，頂部鎖口支護(hù)采用鋼筋錨桿配合“一梁五錨”成品鋼帶沿巷道走向進(jìn)行布置，錨桿的間排距為750×800mm。

3.4 注意事項

（1）根據(jù)鉆探分析斷層的性質(zhì)和失翼煤層距臥底處的距離及層位關(guān)系，結(jié)合該巷的用途，合理的設(shè)計臥底后巷道掘進(jìn)坡度，盡量減少過斷層巖石工程量。

（2）搞好斷層帶應(yīng)力集中區(qū)的支護(hù)設(shè)計，根據(jù)巷道的設(shè)計尺寸及圍巖性質(zhì)，合理的選擇支護(hù)材料的型號及種類，如：N26軸部運(yùn)輸巷使用的錨索型號有φ15.24×5400mm，φ15.24×8400mm兩種。

（3）搞好超高段巷幫支護(hù)，當(dāng)巷幫高度大于3.5米時，采用“一梁二錨索”對巷幫進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)。

（4）重新揭露失翼煤層前，必須制定專項的揭煤措施，施工單位嚴(yán)格按揭煤措施相關(guān)規(guī)定執(zhí)行（揭煤措施必須包含探掘、瓦斯預(yù)測等內(nèi)容）。

5 結(jié)論

（1）井巷布置應(yīng)盡量避開地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域，以減少對掘進(jìn)的影響，施工前必須充分利用現(xiàn)有資料。

（2）杉木樹煤礦掘進(jìn)綜掘掘進(jìn)時遇斷層，首先采用鉆探確定斷層的性質(zhì)，再利用綜掘機(jī)對該巷磧頭10米段巷道進(jìn)行臥底，再按負(fù)12°的坡度定向施工，減少了過斷層巖石工程量，采用皮帶排矸，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離連續(xù)運(yùn)輸，該巷過斷層帶期間的單產(chǎn)進(jìn)尺、掘進(jìn)工效等主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)均得到大幅度提高。

（3）對復(fù)雜地質(zhì)條件下綜掘機(jī)的使用提供了非常高的參考價值。

參考文獻(xiàn)

[1]劉洪林，林建彪，馬述起，等.斷層破碎頂板冒頂巷道修復(fù)技術(shù)研究[J].煤炭工程，2011（4）：76-78，81.

[2]王琦，李術(shù)才，李智，等.煤巷斷層區(qū)頂板破碎機(jī)制分析及支護(hù)對策研究[J].巖石力學(xué)，2012， 33（10）：3093-3102.

[3]袁亮，薛俊華，劉泉聲，等.煤礦深部巖巷圍巖控制理論與支護(hù)技術(shù)[J]. 煤炭學(xué)報.2011， 36（4）：535-543.