煤礦井下采掘工作面過斷層技術的應用及發展趨勢

＊賈 蒙

（山西中陽華潤聯盛蘇村煤業有限公司 山西 033400）

斷層的出現，是由于地殼活動所致，若是煤礦采掘過程中遇到斷層，將會受到很大的影響。首先是降低巖層整體穩定性，加大支護難度[1]。其次是斷層中的水流與瓦斯等，會引發安全事故。所以，在煤礦采掘作業中要格外注重過斷層施工技術，在保障作業人員生命健康的同時，確保企業的長遠穩定發展。

1.斷層形成的原因

斷層形成根本原因，是地質活動為巖層施加的力已經超出了其所能夠承受的力，從而導致巖層發生破裂和位移，產生裂縫，較多的縫隙結合在一起，便形成了斷面層。斷面層隨著地質活動而出現移動，以斷面層滑動的方向不同，可以將其劃分成為正斷層與逆斷層[2]。當上盤下降，下盤上升的時候，這種斷層便被稱作為正斷層，反之為逆斷層。

(1)后退挑定法

這種方法所適合的場景是斷層面導致掘進施工方向的煤層向上方移動。當挑頂到斷層面以后，巷道頂部位置正好與斷層面下盤煤層頂板相碰撞。后退挑定法示意圖如圖1所示：

圖1 后退挑定法示意圖

想要保證掘進工作順利有序完成，可以選擇應用錨桿完成對頂層位置的支護，保障頂層位置穩定。

(2)后退臥底法

這種方法所適應的場景是斷層面導致掘進施工方向的煤層向下方移動。當臥底到斷層面位置以后，巷道頂部位置正好與斷層面上盤位置的煤層頂板相碰撞[3]。后退臥底法示意圖如圖2所示：

圖2 后退臥底法示意圖

想要保證掘進工作順利有序完成，可以選擇應用錨桿完成對頂層位置的支護，保障頂層位置穩定。

2.過斷層作業技術方法

(1)過斷層作業方案設計

在對煤礦掘進面作出布置的時候，要對所有可能會因為斷層而導致的安全事故的因素展開全面考量，盡可能的降低斷層對煤礦掘進工作產生的不良影響，安置工作面的時候，要盡可能的保障其科學性與合理性。在深度挖掘煤礦資源的時候，若是遭遇全新的斷層，要在最短的時間內將作業方向做出調整，保障作業安全，減少煤柱損失[4]。在實施回采的時候，倘若是斷層相互之間的落差較小，并且落差的差距比煤層的厚度小，在不受到其他因素的影響下，作業人員可以選擇硬過的方式。最為常見的作業方式是采取炮采工作面推過的方式，此時要保障支護措施到位，在較為薄弱的地層中需要將硬木樁打入，以實現支撐能力提升。倘若是利用機采工作面硬過，要首先對地質斷面層位置的最小采高展開綜合考量，確保其不低于機械滾筒。若是斷層頂板在錯位的影響之下落到溜子以下，此時便可以選擇應用挑頂的方式完成工作找平。若是斷層頂板在錯位的之下落到溜子以上，此時便可以選擇應用拉底的方式完成工作找平。

(2)技術原理與工藝流程

首先，當工作面頂破底量不低于40cm，需要預松動巖石，可選擇放震動炮的方式。

其次，當采煤機挑頂超出20cm，需要實施打眼放炮，完成放炮以后，需利用采煤機挑頂拉底，實施根機移架，打出護幫板，滾筒放置的位置需要與支架之間間隔三架。若斷層面頂板位置出現破裂，需要在最短時間內完成采煤機機身上方移架，打出護幫板，完成好頂板支護。將護幫板收回并運用采煤機完成第二刀頂板切割。

再次，工作面通過斷面時，必須要按照施工規定對煤層頂板底板實施放炮處理，完成煤層的挑頂拉底，打眼放震動炮的頻率需控制在每兩刀煤一次。為切實保障煤炭的質量，在運輸裝運時可選擇煤矸。

然后，斷面過渡段位置將會伴隨著煤炭開采的工作面移動到機頭方向，可以將底板提高，降低采高破巖量。斷層過渡段位置的采高需要控制在18m到20m之間，保證采煤機在通過的時候無阻擋。

最后，工作面煤璧一側回順的時候，需要再次完成一排單體支柱打設，控制煤壁與支柱之間的距離為30cm，采取鉸接的方式完成頂梁施工。

3.煤礦井下采煤工作面過斷技術應用

在進行實際的工作過程中,需要采煤機器的操控者針對采煤活動面上運用的各類支架的實時狀況進行觀察一旦出現問題，需要盡快排除，進而確保過斷層采煤工作的安全性和科學性。

（1）由于棚頂故障的頻繁發生，當從棚頂這一塊排查時，有必要注意棚頂管理的有效性。可以選擇支柱控制頂部并安排開放式鋼梁支撐。當采煤工作面遇到正常斷層時，可以選擇下板和上板頂部的方法。棚屋距離為0.2m和0.6m。增強支撐強度的同時，也能以防止泄漏。采煤后，必須及時加強支撐煤層工作面的支柱，減小上板暴露時間，確保支柱初始支撐力符合規定標準，支架完全連接，支持支柱以防止故障，維持斷層上下的穩定性而避免出現下沉的情況。有必要確保支撐故障的移動鋼梁和支柱的情況，達到一次性支撐，保護屋頂的完整性。當棚頂破損而無法被支撐時，則每對n形鋼梁之間需要一個四柱木梁矩形棚。木梁選擇為18cm×3m，由優質原木制成。

（2）煤礦水文地質條件十分復雜，許多煤礦開采面臨壓力開采，直接威脅到煤礦企業的安全生產。當采煤面對故障時，要對設施設備及時檢測與更新準備必要的排水管和其它設備并對用水情況進行實施檢查。如果發現異常，立即停工，報告領導，并采取相應措施處理故障。

（3）在過斷層工作中最關鍵的危害物就是瓦斯，如果在采掘過程中對于瓦斯的治理不到位，一定會嚴重威脅到施工人員的生命安全。在施工之前，需要派遣專門的監測工作者，來對采掘區域內瓦斯的實際含量進行檢測，一旦發現氣體濃度超標，則立即停止工作，并且切斷電源。杜絕在氣體濃度超過限值的條件下工作。此外，斷層處的采礦高度要控制在一定范圍內，確保安全與資源的最佳利用，最佳控制范圍2m到22m之間。

（4）與工作面過斷層相關的管理措施。煤礦礦井采掘工作面多斷層是否成功，將會對作業人員的生命與健康產生最為直接的影響。所以在作業環節中，要始終秉承安全第一的思想，注重對作業人員的安全培訓工作，強化作業人員的操作技能與判斷能力，積極更新與創新先進的技術手段，優化生產設備，將安全生產理念落實到實處[5]。此外，還需要從以下幾個角度著手，完成管理水平提升。

①堅決杜絕作業人員空頂冒進，保障作業環境安全，提升支護設備的牢固程度。

②禁止將支柱設置在浮煤或者是浮矸位置，在作業時間內不能對空頂區實施摘柱作業。

③制定與落實敲幫問頂制度，由專業的人員對制度的落實情況展開監督與指揮，派遣三人及以上人員共同完成破碎斷層帶作業。

④提高安全隱患預警能力，當存在威脅到作業人員生命安全的情況發生時，要在最短的時間內組織人員撤離到安全區域，無危險之后再恢復作業。

4.結束語

總而言之，在實施采掘工作面過斷層時，具有一定的危險性，為保障安全且高效的完成作業，煤礦開采企業必須要徹底清楚斷層形成的原因以及作業施工方式，注重在日常工作中提升安全教育力度。通過采取科學且有效的措施，更新技術理念與創新設備使用，提升安全管理能力。