采掘工作面過斷層技術分析研究

王雷

摘 要：地質構造在礦井安全生產中有非常重要的影響，在眾多地質構造中，斷層構造對礦井生產的影響最大。本文通過簡單介紹煤礦井下采掘工作面過斷層時根據所遇不同類型斷層時的處理方法，并提出了相應的安全措施，希望以此為行業同仁提供一定啟發。

關鍵詞：煤礦井下；炮采；過斷層；措施

0 引言

在煤礦實際生產過程中，由于井下地質條件變化，常常會有采掘工作面過斷層的情況發生。斷層附近圍巖受應力影響較為破碎，降低了圍巖的穩定性，而采掘工作面發生突水、瓦斯超限、冒頂等事故的很大一部分原因就是因為在工作面過斷層帶時未采取有效措施來防止上述事故的發生。因此，本文通過對井下斷層進行分類，在此基礎上簡述采掘工作面過斷層時的一些技術方法.

1. 斷層的分類及其影響

當地殼經歷過不同時期的地質運動之后，在某些部位會產生斷裂，這就形成了斷層。地層受地質運動影響發生斷裂后會分為兩部分，既斷層的上、下盤。煤礦根據實際生產工作需要，通常將斷層分為三類：（1） 根據兩盤的相對位移方向，將斷層分為正斷層、逆斷層和平移斷層。如果斷層的兩盤是在上下方向發生相對位移，即分為正斷層和逆斷層，此時處于斷層面上部的稱為上盤，反之為下盤。正斷層是指上盤相對下降的斷層，反之為逆斷層。平移斷層是指兩盤在水平方向發生相對位移的斷層。（2） 根據斷層面與煤巖層的走向關系，將斷層分為走向斷層、傾向斷層和斜交斷層。如果斷層面與煤巖層的走向基本平行則稱之為走向斷層，基本垂直則稱之為傾向斷層，斜交則稱為斜交斷層。（3） 根據斷層落差大小分類。煤礦井下一般將影響井田或采區劃分的斷層稱為大型斷層，將采區內斷層落差大于巷道采高或煤厚的斷層稱為中型斷層，將斷層落差小于巷高或煤厚的斷層稱為小型斷層[1]。

1. 2 斷層的危害

斷層給煤礦井下采掘工作面的主要危害如下：（1）支護危險：由于斷層的應力作用使頂底板來壓規律發生變化，使頂底板的支護難度增加。如果回采方向垂直于斷層走向、掘進方向與斷層走向平行時，冒頂事故的發生可能就會增大。（2） 地層斷層的產生，使水、瓦斯有了移動及貯存的通道和空間。斷層兩盤之間的空間使含水層中的水源及瓦斯源能夠通過這個空間進行移動并可能進入采掘工作面，造成采掘工作面隱患，并可能引發事故。所以，使采掘工作面安全的通過斷層的技術，是保證采掘工作面安全生產的重要手段[2]。

2 過斷層技術

2.1 開拓及掘進巷道過斷層方法

開拓巷道與掘進巷道的施工方式基本類似。由于開拓巷道一般在巖層中施工，所以在過斷層時比較容易處理；而掘進巷道道一般情況下在煤層中施工所以相對開拓巷道在過斷層處理時相對較難。

（1）開拓及掘進巷道遇小型斷層。一般可直接通過斷層即可，只是需要加強支護，防止發生冒頂事故。（2）開拓及掘進巷道遇中型斷層。如果是開拓巷道，一般情況下開拓巷道由于其承載的通風運輸等職能，巷道要求平直，此時首先要判斷斷失煤層的位置，根據附近的地質鉆孔、已掘巷道等資料判斷前方一定距離內煤巖的頂底板標高，然后測定本巷道的頂底板標高，從而設計一個平緩的坡度，在加強支護的前提下直接通過斷層即可。如果是掘進巷道首先要判斷斷層的落差和斷失煤層的位置，然后改變巷道坡度進入正常煤層即可。如果巷道內連續出現多條斷層，無法短時間內確定斷失煤層的位置，則需要技術人員在一定距離外判斷斷失煤層的位置，以便減小巖巷的掘進量。判斷斷失煤層的位置可參考附近已掘巷道內的煤層位置、地質鉆孔中的煤層位置，也可通過鉆探的方法尋找斷失煤層，在以上方法都無法確定煤層的位置時，也可考慮停止掘進斷層一側的巷道，改為從巷道的另一端向斷層掘進。當巷道掘進到斷層附近時，在合適的位置設計一個合理的坡度將斷層兩側同一條巷道的 2個掘進頭進行貫通。（3） 開掘工作面遇到走向斷層。如果是開拓工作面，首先要觀察斷層面的頂底板破碎、導水、瓦斯情況，情況良好時可繼續沿原設計方向掘進，要做好頂板支護；情況不好時應向左右拐彎穿過斷層面，選擇距斷層面 15 m 左右的位置重新向前掘進。如果是掘進工作面一定要及時拐彎繞過斷層，以減小巖巷掘進量，增加回采煤量，可將此斷層設計到下一個回采工作面的煤柱之中。

2.2 回采工作面過斷層方法

回采工作面過斷層可采取調整采高或挑頂起底的方法，具體操作如下：當斷層的落差小于或等于采煤機的最低可采高度時，采用破頂和破底的方法慢慢割碎圍巖進入正常煤層。當斷層的落差大于或等于采煤機的最低可采高度時，通過調整采高選擇留頂煤或底煤的方法通過斷層，然后再逐步恢復采高。在通過過程中遇到堅硬巖石時可采取炮采的方法通過。若在過斷層期間發現斷層落差較大或頂底板十分破碎難以推進時，要想辦法避開危險區域，此時可選擇重新開切眼，從情況良好的部位開始施工。

3 過斷層期間的安全措施

（1）過斷層期間的防治水工作。采掘工作面附近存在水害威脅時，一定要重視斷層可能帶來的災害，尤其是有采空區積水或帶壓開采的工作面，斷層能降低圍巖的防控能力，采空區積水可能突破圍巖進入工作面；斷層也能將灰巖水通過斷層面導入工作面。對于此類工作面一定要在日常生產過程中保證排水能力充足，防治水技術人員要定期進行涌水量觀測，發現工作面有斷層的第一時間內首先要判斷斷層是否導水，若為導水斷層則要判斷充水水源，從疏放積水、封閉通道、加強排水等方面綜合防治，消除水害威脅。所有人員應熟悉透水征兆，在出現可疑情況時及時匯報給礦調度室，撤出可能受水害威脅人員，在排除水害威脅后方可施工作業.（2）過斷層期間的頂板支護工作。采掘工作面在過斷層時采用以下幾種支護方式：加密支護、錨網噴的支護方式、架棚支護。（3）過斷層期間的瓦斯治理工作。斷層附近往往是瓦斯事故高發區域，如果處理不當會對工作面人員造成威脅。因此在過斷層期間應指派專業瓦檢員全程監測工作面的氣體濃度，若發現異常應及時處理，必要時及時撤出現場人員。帶班長及相關科室管理人員要攜帶便攜式瓦檢儀，隨時對工作面的氣體濃度進行監測，確保工作面安全。[3]

4 結語

通過簡述煤礦井下斷層的分類及影響，分析了不同工作面遇到斷層時的通過方法，總結出煤礦井下采掘工作面過斷層的技術方法和過斷層期間的安全技術措施，為煤礦井下采掘工作面過斷層提供了一定的技術知識。

參考文獻：

[1] 陶昆，王向陽.煤礦地質 [M].徐州；中國礦業大學出版社，2013.

[2] 龍榮生，礦井地質學[M].北京：煤炭工業出版社，1991.

[3] 宋延力，魏巍.回采工作面過斷層的處理方法 [J].山東煤炭科技，2005（4）

作者簡介：

王 雷，男，1983年8月出生，2008年畢業于黑龍江科技學院采礦專業，工程師，現工作于龍煤鶴崗礦業有限責任公司新陸煤礦，主要從事采礦技術及管理工作。