淺析急傾斜炮采工作面順槽掘進過斷層

摘 要：斷層的存在會給巷道掘進施工在頂板管理、瓦斯防治、支護等方面帶來一系列的難題，在過斷層時要采取先探后掘的方式過斷層。以268107工作面風巷過斷層實踐為例，介紹了所遇斷層的產狀和頂底板巖性特點，從斷層特點、掘進施工、支護、自然災害預防等多個方面著手給出了過斷層方案，通過該方案的實施實現了快速、安全過斷層的目的。

關鍵詞：斷層；施工工藝；影響分析；方案確定

1 掘進工作面概況

新集三礦268107工作面風巷設計施工在西六采區二水平8-1煤層中，設計施工長度為511.5m，自東向西按3‰坡度施工。268107工作面上方為268105工作面采空區，東部為258107工作面采空區，西部和南部分別為井田邊界和實體煤，巷道布置具體見圖1所示。8-1煤層賦存較穩定，結構簡單，煤層厚度1.5～3.2m，平均為2.6m。該工作面直接頂為灰色、薄～中厚層狀砂質泥巖，致密、堅硬，斷口不規則，含有大量的植物化石碎片及白云母碎片；基本頂為淺灰白色、薄～厚層狀細砂巖，致密、堅硬，礦物成分以石英為主；直接底為色、薄～中厚層狀砂質泥巖，致密、堅硬，斷口不規則，含少量的植物化石碎片及暗色礦物；基本底為灰～灰白色、厚層狀的細砂巖，致密、堅硬，局部含菱鐵結核，層面發育有碳質薄膜。268107工作面掘進范圍內呈單斜構造形態，小褶曲發育，預計工作面風巷掘進至-480m西六石門西約235m處將揭露f2681-08（正315°∠72°L=4.5m）斷層，受其影響煤（巖）層被完全錯開，對巷道的正常掘進影響較大。根據現有水文地質資料分析，巷道掘進過程中，正常涌水量2～3m3/h，最大涌水量約5m3/h。

2 巷道施工工藝及斷層分析

2.1 巷道施工工藝

268107工作面風巷在正常掘進期間，施工工藝為掏槽刷頂→嚴格執行“敲幫問頂”→架設并調整前探梁及棚梁→前探梁生根→笆片腰背→在臨時支護下刷幫→栽腿子→腰背成巷。采用11#礦工鋼搭設梯形棚進行支護，笆片、腰背木撐或廢舊鐵料配合支護配合支護，梯形棚間距為500（±50）mm（中-中）；笆片必須均勻布置，若采用塑料笆片腰背，搭接長度不少于50mm，且每隔400mm必須用12#鐵絲進行綁扎；腰背木撐間距保持350（±50）mm。巷道設計斷面為2.4×2.4×2.4m。在巷道施工過程中，每間隔140m施工一段巷道規格為2.4×2.6×2.6m的30m巷道用以安裝隔爆水棚。采用風鎬掘進，巷道架棚一次成巷。如遇斷層等地質構造風鎬掘進困難時，以風鎬挖刷為主，輔以放松動炮掘進。巷道掘進期間破落的煤、矸石嚴格執行“分裝分運”，依照既定運輸路線實現外運；物料使用礦車、叉車運輸，依照既定運輸路線實現外運。

2.2 斷層影響分析

斷層是劃分采區、工作面的重要指標，斷層的存在會一定程度的影響礦井開拓和采掘工作，若是煤巷掘進遇斷層會增加矸石處理量和巷道的無效進尺[1-2]。在工作面順槽掘進過程中若遇到斷層往往采用硬過和躲過方式進行通過，但多少會對巷道施工速度和施工安全造成不利影響。斷層的形成位置往往地應力較強烈，這樣會造成斷層附近頂板較易破碎，煤巖體完整性較差，同時易構成地下水和瓦斯運移通道，給工作面防水、防瓦斯工作帶來難題；若斷層不閉合也可能形成水與瓦斯儲存的倉庫，當采掘過斷層時會造成瓦斯和水異常涌出，嚴重威脅人員與設備的安全[3-5]。斷層的存在會造成其附近頂板管理困難，易出現頂板冒漏事故，同時消耗大量的物料和人力，影響掘進單進和人員安全，且降低巷道掘進工效。

268107工作面風巷在掘進期間遇到f2681-08（正315°∠72° L=4.5m）斷層，受其影響煤（巖）層被完全錯開，落差較大，對巷道的正常掘進影響較大。

3 過斷層方案

以往，在掘進過程中遇到小斷層可根據煤層變化情況采取后退挑頂法和后退臥底法進行通過。后退挑頂法指煤層上移時采取挑頂至斷層面，巷道頂部與斷層面下盤煤層頂板相齊；后退臥底法指煤層下移時采取臥底至斷層面，巷道頂部與斷層面上盤煤層頂板相齊。對于268107工作面f2681-08而言，該斷層落差較大，煤巖層完全錯開分離，若采取后退臥底法進行掘進，勢必增加巷道的施工量，同時施工進展速度慢，頂板控制難度較大。鑒于此，同時結合以往掘進巷道過斷層方法，決定采用臺階施工法進行過斷層。上部采用震動炮后人工落煤方式掘進，及時進行支護；下部按照設計坡度進行臥底，臥底可采取風鎬破底。考慮到成巷后巷道高度和寬度相對較大，進行臺階過斷層施工時必須按照由上至下的支護順序進行巷道支護，這樣可以有效避免巷道的變形和破壞，對于巷道維護和二次支護也較為有利。根據268107工作面頂底板巖層巖性可知，頂底板巖層性脆易碎，故考慮到該斷層的存在會一定程度的造成頂板破碎，故在斷層附近的工字鋼梯形棚間距可適當放窄，同時對于頂板破碎帶可采取化學注漿進行加固。根據地質資料可知，巷道掘進至斷層附近時，煤層頂、底板砂巖裂隙可能會出現淋、滲水等現象，故應加強過斷層時的水情觀測，同時保證巷道掘進期間排水系統能夠滿足現場排水要求。由瓦斯涌出量計算可知，268107工作面絕對瓦斯涌出量為0.15～0.30m3/min，瓦斯涌出量較小，在掘進過程中保證通風系統和風量的合理性，同時加強過斷層期間瓦斯涌出情況，加大瓦斯濃度測定頻率。通過該方案的實施，有效地實現了了安全、快速過斷層的目的。

4 結束語

斷層是掘進施工過程中最常見的地質構造，斷層的存在增加了巷道掘進施工的復雜性和危險性，斷層的存在溝通瓦斯和水體的運移通道和造成頂板完整性和強度較低，這樣對于預防水災、瓦斯事故和頂板事故的發生極為不利。在過斷層時應該盡量采區鉆探的形式摸清斷層的產狀和巷道頂底板巖性特點，然后根據斷層產狀和頂底板特點采取合理的方式過斷層，同時對瓦斯和水進行提前預測，盡量避免未知因素對過斷層施工的不利影響。

參考文獻

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[5]劉文鋒，楊錦，曹世民.煤與瓦斯突出掘進工作面過斷層防突管理[J].中小企業管理與科技，2009（3）：221.

作者簡介：蒯鈺（1988，6-），男，安徽淮南人，本科，助理工程師，現從事煤礦培訓管理工作。