煤礦井下過斷層地質構造技術研究

劉 寧

(山西省陽煤集團五礦生產部，山西 陽泉 045209)

0 引言

在煤炭形成的過程中，由于漫長的地質構造都在不斷地進行活動和碰撞，所以煤層本身將會因為受到沉積、煤化和構造變動等多方面的因素而形成裂縫、褶曲和斷層等諸多類型的構造，這將會對整體煤礦工作的開采造成困難[1]。本文主要對煤礦開采過程中遇到的斷層構造進行分析，之后再介紹過斷層的方案。

1 煤礦復雜地質條件分析

在煤礦開采的過程中，經常會遇到很多非常復雜的地質條件，這也給煤礦開采工作增加了諸多難度。某工作面的開采煤層為丁6煤，地面的標高為+160～350 m，工作的標高值為-380～435 m，由于整個煤礦的地層整體屬于向北傾斜的地層構造，而且地層的傾斜角為5°～13°，但西部整體屬于比較平緩的區域，但東部非常的陡峭[2]。而且在開采的過程中，發現煤礦工作面的內部存在著諸多斷層的構造，尤其容易出現正斷層和逆斷層的構造。該煤礦的地質條件非常復雜，斷層非常的多，為了保證煤礦生產和掘進中的安全，有必要通過采用掘進支護技術的方法來保證煤礦的安全生產。

此外，該煤礦附近的圍巖還處于非常脆弱的狀態，非常容易因為巷道強度不足而產生破碎的問題。如果當地天氣不好受到雨水侵蝕的話，也非常容易出現軟化的問題，那么煤礦巷道支護的難度也會增加。煤礦斷層問題和構造發育的遲緩最終會導致圍巖結構層受到很大的破壞。因此為了更好地應對煤礦井下地質相關的問題，尤其要注意采用支護的問題來確保煤礦開采的安全性。

2 復雜地質條件下過斷層方法

2.1 后退臥底法過斷層技術

在煤礦工程掘進操作的過程中，因為巷道的斷層內部普遍存在下移的現象，所以可以采用后退臥底法進行支護，這樣才能夠有效保證煤礦巷道開采的安全性[3]。如果煤礦內部的巷道斷層高度差值在2.5 m之內而且煤礦直接頂板的強度很好地滿足其安全生產的要求時，就可以采用錨網索支護技術對巷道的圍巖進行加強支護，這樣才能夠提高整個巷道的穩定性和強度。在進行圍巖支護作業的過程中，應該將整個掘進機都采用往后移動15 m的方法進行操作。因為煤礦掘進機的工作面的坡度普遍要比土坡的坡度要小，所以在整體煤礦巷道操作的過程中，普遍要采用12°左右的載坡作為臥底，這樣才能夠保證整個巷道斷層的下巷道高度都能夠符合設計的相關要求。又因為其斷層的發育引起了煤層的下移，所以可以采用后退臥頂法進行斷層的修復[4]。當整體掘進到斷面層的位置時，巷道的頂部會達到斷層面上方的煤層頂板處，在繼續采用錨桿支護的措施作用于煤層的頂板時，那么最終可以實現對整個斷層面的可靠支護，整個后退臥底法的示意圖如圖1所示。

圖1 后退臥頂法過斷層技術示意圖

煤礦過斷層是煤礦井下所有類型的地質環境中最常用的一種。在煤礦過斷層加工技術中應用后退臥底支護的方法，就能夠對頂板的圍巖產生較小的影響，最終讓圍巖的穩定性得以保證，使得其支護的效果變得更好。而在后退臥頂法操作的過程中，因為其工作量非常大，而且巷道的高度也在操作的過程中不斷地得以增加，整體作業強度非常大。因此，在進行煤礦掘進作業的過程中，采用后退臥底法過斷層的加工方法將會有很好的結果。如果在此過程中能夠采用錨網索對巷道和斷面進行全面地加固處理的話，也就可以在最終避免因為臥底施工而引起的巷道超高問題，最終保證整個巷道都能夠安全穩定地進行。

2.2 直接割頂法

在復雜地質環境中進行煤礦開采的過程中，當斷層存在的落差在2 m左右的時候，那么斷層的結構就會導致煤層出現下移的情況[5]。如果煤層的頂板強度本身就比較低的話，頂板就非常容易造成破裂，最終會影響巷道本身的安全性。這時候，需要直接運用掘進的機器將巖石直接截斷和割碎，從而也就能夠有效保證整體巷道的安全性。直接割頂法將會在一定程度上降低工作的強度，在過斷層的運用過程中具有非常重要的應用價值。圖2中斷層落差情況過大時就可以采用直接割頂法進行加工。

圖2 煤礦井下斷層落差過大的情況

3 結語

煤礦開采工作本身是一項具有高難度和一定危險性的工作，斷層、褶皺和其他類型的復雜地質條件更加加大了煤炭開采的難度。針對斷層的一些特點，需要加強支護，一般采用U型鋼架+錨網(索)支護法、后退臥頂法過斷層技術和直接破頂法來進行掘進，這對復雜地質條件下的煤礦開采帶來了非常重要的積極意義。