煤礦巷道特定情況掘進過斷層技術

李少強

摘 要：闡述了煤礦巷道掘進過斷層時，在綜合分析掌握的地質情況，提出不同施工方案，通過計算和推測，排除風險，經過方案對比，選出施工方案，并對其效果進行總結。

關鍵詞：煤礦巷道；掘進；過斷層

中圖分類號：TD16 文獻標識碼：A

河北冀中能源股份有限公司東龐礦21105工作面屬于11采區，該采區21107工作面已回采結束，地質情況已經有所掌握。為解決21105掘進工作面外圍巷道掘進期間的煤炭外運和物料運輸及工作面兩巷掘進期間的物料運輸，在21107運料繞道適當位置開口掘進21105運料斜巷，掘進80m將與原21107運煤通道貫通。根據地質預報，自巷道開口處分別前掘53m、65.5m、78m左右將依次揭露北f190、SYf4、SYf3前上斷層，產狀分別為：327°∠70°H=5.3m左右、264°∠54°H=1.5m、318°∠30°H=0.4m，總落差約為7.2m。北f190、SYf4、SYf3斷層在附近巷道均已揭露。

東龐礦的地質構造特點：1、斷層相互切割交替出現，斷層走向與煤層走向大致平行或小角度斜交。2、斷層落差的縱向和橫向衰減或遞增速度增大。

一、根據已知條件，可以提出兩個可行方案：

方案一：巷道沿頂板前掘揭露斷層，在如果揭露情況與預報情況相同，將掘進機退到適當位置再按16°上山挑頂掘進，直到找到斷層下盤的煤層頂板為止。則揭露北f190、SYf4 、SYf3斷層后分別需將掘進機退后18.5m、5.23m、1.4m。

方案二：北f190斷層在-480集中軌道巷和21107運料繞道均被揭露， SYf3斷層在21107運料繞道被揭露，SYf4斷層在21107運煤通道被揭露。根據礦地質構造特點結合已揭露的情況，推測巷道前方斷層存在情況及斷層總落差。同樣根據21107運煤通道巷道內的標高和巷道素描情況可推算出貫通處標高；根據開口處標高和頂板走勢推算貫通處標高，兩者之差即為斷層總落差。若所得結果在可控范圍內則采取提前挑頂，采用上山掘進的方式直接過斷層。

（一）、根據已揭露情況推測：北f190 、SYf3斷層在21107運料繞道被揭露，產狀分別為：327°∠70°H=5.3m，318°∠30°H=0.4m，北f190斷層在-480集中軌道巷被揭露產狀為304°∠70°H=2.3m，21105運煤通道運左側與21107切眼平行，右側與-480集中軌道巷基本平行，相距分別40m，130m。SYf4斷層在21107運煤通道被揭露產狀為264°∠54°H=0.9m左右。綜上所述北f190、SYf4斷層在巷道掘進前方存在， SYf3斷層在巷道內存在可能性高，推測21105運煤通道掘進前方的的斷層總落差約為5.7m。

（二）、根據已知的巷道頂板標高和坡度推算：開口處巷道頂板標高為-422.394m，巷道頂板3°上山，與21107運煤通道貫通處水平距離為80m，推算貫通處的巷道頂板標高為-418.20m。同時根據21107運煤通道（基本平順過渡）內測點L9及測點L11的頂板標高推算貫通處的頂板標高為412.23m，兩者推算的頂板標高相差5.97m，此即為巷道內斷層的落差總和。

綜上所述可以推斷在21105運料斜巷前掘斷層確實存在，推算總落差為5.7m--5.97m，與預報有差距考慮斷層為變化。同時附近巷道已掌握，且東龐礦所開采的2#煤附近地層結構簡單，與其他煤層距離較遠，小范圍內不會出現大的地質變化，不存在因斷層而導致巷道掘進躍層的可能。故決定將巷道提前23m起坡巷道按13°上山挑頂掘進，直到與21107運煤通道頂板順利接頂貫通為止。

二、對兩個方案進行比較論證選擇

方案一優點：方案先揭露斷層后，再安排下一步工作，在技術上比較穩妥，不存在風險。

方案一缺點：1、該方案需要多次退掘進機挑頂，總共需要退掘進機25.13m，按每米巷道成本2650元，合計多支出66594.5元。2、巷道不是平順過渡而是呈臺階狀上升且坡度大，且不能視通，不利于運輸安全。3 在斷層過去后在該巷道安裝帶式運輸機，因坡度變化過大會造成帶式運輸機在運行中漂皮帶，不安全；若安設兩部運煤設備則導致設備多占用。

方案二優點：1、巷道平順，坡度小，且巷道內視通，有利于運輸安全；且布置一部帶式運輸機即可滿足煤炭外運需求，減少了設備占用。2、由于巷道掘進為一次成巷，避免了材料和工時的浪費。

方案二缺點：1、雖然推測論證斷層確實存在，但實際落差與推測可能存在誤差。2、若斷層擺動在掘進過程中提前或滯后揭露，巷道頂板不能與斷層下盤煤層頂板順利接頂，可能會出現小臺階。

綜合兩方案的優缺點，從工程量、材料消耗情況及工時等方面考慮，決定采用方案二。

三、方案可行性論證：方案二相關數據由已知條件推算得出，在技術上有一定風險，但是附近地質條件基本掌握，且貫通處的頂板標高已基本掌握，故該方案的可行性比較高。

四、風險預控：1、為了將施工的風險降到最低，在掘進期間要根據需要及時鉆探測前方情況，做到能及時掌握前方的地質情況，隨時根據情況調整施工要求，

2 根據已知條件和東龐礦的地質構造特點可以推測擺動幅度不會太大，對于小臺階可以適當挑頂，達到巷道平順的要求。

五、過斷層總結

巷道依次揭露各斷層。揭露的北f190斷層相對推算結果滯后2m，H=3.1m；SYf3斷層揭露位置與推斷基本一致，H=1.5m；SYf4斷層相對推算結果滯后2m揭露，H=1.1m；揭露一個伴生小斷層SYf134，H=0.6m；斷層總體落差6.3m，與推算基本一致，在可控范圍。本次巷道過斷層基本達到了預期目標，節省了大量人力物力，收到了良好的經濟效果；為后期掘進工作的安全生產創造了條件；同時也為掘進工作面過斷層提供了新的思路，是一次有益的探索實踐。

參考文獻

[1]趙學社.煤礦高效掘進技術現狀與發展趨勢[J].煤炭科學技術，2007，35（04）.

[2]聶美華.煤礦施工中快速掘進技術的探討[J].科技與生活，2010，12.endprint