礦井采掘過斷層影響解析及其對采掘工作的影響

＊安俊鵬

（山西中陽華潤聯盛蘇村煤業有限公司 山西 033400）

礦井采掘工作的順利性，將直接影響到煤礦開采事業發展的可持續性。在煤礦采掘的過程中，經常性的受到很多外來因素影響，地質構造是影響最為嚴重的因素之一。煤礦采掘方式選擇與地質構造存在著很大的聯系，所以在作業中首先要明確地質構造的影響，才可以提出具有針對性的解決措施，減少施工困擾。

1.斷層地質對礦井采掘工作產生的影響

(1)斷層地質形成的原因

斷層地質的產生，主要是受到外部因素影響所致，外力是最為重要的影響因素。當外部作用力的力度超出巖層所能夠承受的極限，將會導致巖層發生位移，進而表現出斷層狀態[1]。形成斷層的環境不同，規模也有所差異，種類更是豐富多樣，所以在礦井掘進作業中，斷層是最為常見的地質構造類型。礦井采掘作業實施，受到斷層的位移量、分布條件以及規模大小影響較大。

(2)斷層產生的影響

礦井采掘工作的施工場地是礦井，其作業過程不免碰到斷層地質構造。斷層將會直接影響到采礦位置整體結構的穩定性，同時還會對礦產資源的走向產生影響。若是存在著斷層結構，將會使得礦井兩端位置存在著積壓和牽引，降低斷層位置的巖石強度，施工中受到外力影響將會出現破碎，造成礦區塌陷。另外，瓦斯氣體也普遍存在于斷層區，若是處理不當，也將會為作業人員帶來安全威脅。

一般情況下，礦井采掘時的斷層落差超過10m，將會造成采礦區域分成兩個部分，分別進行開采能夠大幅度削減斷層產生的惡劣影響。在采掘過程中碰到的斷層結構相互之間的落差沒有超過5m，可以以斷層傾斜角度的大小對巷道位置的腰線作出合理調控，保證巷道在最短時間內發現全新的頂板[2]。礦井采掘過程中要以回采巷道為依據，對斷層中的實際情況進行觀測。過斷層的時候可以選擇爆破的方式強行通過，在作業期間應提前保護好采礦設備，完成支架傾斜角度調整。

2.降低斷層地質對礦井采掘的影響措施

(1)合理利用先進技術手段

在傳承傳統地質工作方法的同時，需要將先進的技術手段應用到物探工作中，對采掘過程中產生的沖刷問題、斷層問題、沉缺問題、隱伏構造問題等等全面清查。對斷層地質發育范圍作出預測預報，分析其影響程度。基于鉆探、無線傳輸、三維地震以及電法勘探等技術，將地質構造和地質構造的變化情況展開系統性分析，明確斷層產生影響的范圍，利用地測信息管理保障系統處理與評價圖紙資料和基礎資料。綜合井巷工程、開采方案和地面地形，構建基于三維坐標的主線，完成礦山信息模型構建，實現礦井采掘的數字化支撐。

(2)構建瓦斯預警系統

斷層地質的出現，將會導致瓦斯產生，為保證作業人員身體健康，降低礦井采掘工作危險系數，需要與瓦斯地質專業需求相結合，設計與研發出一套具有可行性的瓦斯預警系統[4]。在系統中整合地質圖編制子系統、信息數據庫、地質信息化協同系統等等，不同的系統根據功能的不同劃分成若干子模塊，如圖1所示。

圖1 瓦斯監測系統與輔助決策平臺流程圖

(3)提升斷層地質問題應對能力

首先要選擇科學化的開采設備，盡可能選擇功率較大的設備，確保在礦井開采工作中，采掘設備大幅度提升切割性能。另外，要定期保養與維護開采設備，聘請專業的維護與管理人員對開采設備進行檢查，保證在開采斷層地質結構處的礦產資源發揮出良好的性能，如防止竄溜和防滑性能。其次要注重研究斷層地質結構，增強探明地質構造的力度。動態性的跟蹤地質構造變化情況，將地質構造的剖面圖和平面圖定期提交給地質部門和煤炭開采企業的管理部門，對不同地質環境下的生產工藝進行優化與調整，確保切實有效的將科學化措施落實到實處。最后做好超前查明工作，與采掘技術相結合，實現采掘技術的更新與完善，保障采取的挖掘工藝能夠滿足礦井開采需求，與斷層結構相適應[5]。

3.提升采煤工藝要求

過斷層的過程中，工作面將出現底矸，為了保證工作面的工程質量，減小石頂對放煤的影響，提高煤炭的回采率，減小煤炭含矸量，經區隊研究，決定在回采過程中，如若工作面出現底矸加厚的現象，則將工作面底板根據工作面實際情況上漂。若在回采過程中遇到巖體較硬，無法用采煤機截割時，采用放松動炮后用采煤機掃地的方法過斷層。

（1）嚴格控制斷層范圍內的采高，煤頂段嚴格控制采高（3.8m-3.9m）。過斷層期間，調整采煤工藝，采用帶壓擦頂移架方法，移架滯后采煤機前滾筒1～2架，采煤機通過后及時伸出前梁打開護壁板。保證支架及運輸機齊直，支架間距均勻，不擠架，不咬架，不錯架，嚴禁出現運輸機拖后現象。如頂板破碎頂煤塌落，冒高超過0.6m時，超前采煤機移望。

（2）采煤機割巖石時，速度盡量放慢，保證工程質量。如采煤機出現搖晃時，機組司機可根據情況往返割刀，底刀可以分層掃底，保證底板平整。嚴禁工作面出現臺階，并防止支架出現臺階狀造成架間漏煤。

4.制定安全技術措施

（1）工作面過斷層期間，現場備足過斷層的材料，如板梁剎桿、金屬網，在工作面鋪設供風管路，供風鉆打眼。工作面現場必須備足大板梁、剎桿、等材料，以備剎頂大板梁規格：長300cm×寬20cm×厚15cm、長200cm×寬20cm×厚15cm。8#菱形金屬網規格：1.2m×10m。

（2）嚴格組織正規循環作業，過斷層期間，加強工作面工程質量管理，確保工作面斷層處溜子順直順平；加強工作面液壓系統檢修，做到不漏液、不竄液，泵站壓力達到30MPa。加大設備檢修力度，保證生產正常需要。

（3）加強工作面的頂板管理，確保工作面支護狀態良好，液壓支架不擠、不咬、不歪，相鄰支架高低差不得超過支架側護板的2/3，支架的頂梁與頂板平行支設，且接頂嚴密。10工作面若出現空頂現象或端面距大于340mm，必須及時拉好超前架并接實頂，嚴禁出現空頂現象幫。

（4）正常情況下人員不準進入煤壁和機道內作業；若需要進入煤壁或機道內作業時，工作面采煤機、刮板輸送機等設備開關必須停電閉鎖，并掛好停電牌由專人看管，嚴格執行好“誰停電誰送電”制度，工作中要嚴格執行“敲幫問頂制度”，人員站在安全支護范圍內用長度不低于2m的金屬長把工具找掉頂幫的危巖活石。工作中確保人員始終在安全支護范圍內作業，嚴禁空頂作業，否則，不準進入煤幫和機道作業。煤壁或機道有人作業時，工作地點上、下5架范圍內嚴禁任何人員操作支架，防止發生意外事故。

5.爆破作業安全措施

（1）過斷層前，工作面必須備好兩套完整的打眼鉆具。打眼時，可分兩組平行鉆眼作業；裝藥時，只準一組裝藥，并做到一次裝藥必須一次起爆，每次起爆炮眼數不得超過10個。嚴禁在一個工作面使用2臺發爆器同時進行爆破。

（2）工作面打眼時要堅持濕式打眼，工作人員要嚴格按規定的炮眼角度、深度和眼距施工，不符合要求的炮眼禁止裝藥爆破。

6.結束語

斷層地質結構對礦井采掘所產生的影響是十分顯著的，想要保證作業質量和作業安全性，必須要注重采掘技術的研究深度與廣度。斷層的形成是地質活動的結果，想要保證在斷層結構中順利完成礦產資源開采工作，需要借助于先進的技術手段和管理理念，強化斷層地質結構中采掘工作的研究。深化對礦井采掘技術的研究，能夠有效推動礦產開采事業健康穩定發展。