淺議煤巷掘進工作面過斷層技術及安全措施

許金升

（山西三元煤業股份有限公司，山西 長治 046605）

1 掘進地質條件分析

以某地為例，其煤礦井田地，為向斜中段軸部，斷層環繞于周圍，非常典型。據勘測，其內部有褶曲和斷層，巖石普氏系數大。掘進施工或掘進機進行工作面作業時頻遇斷層。如在東邊，其中間巷道全長為1 544m，中西部地質構造在斷層發育方面較簡單，然而落差類傾向斷層相對較發達［1-2］，其范圍主要集中于2m～3m。具體情況：偽頂，灰黑色粉砂巖；直接頂，灰黑色粉砂巖；基本頂，灰白色細砂巖。在該地區由于基本頂砂巖厚度較大，加之裂隙發育，從而其掘進工作水文地質條件復雜，如表1所示。

表1 地質構造及斷層情況

掘進機器，在東邊中間巷道以EBZ-160型綜掘機割煤裝載；運輸方式，以SSJ-800型輸送機運煤；后路運輸方式，用DXP40防爆蓄電池單軌吊車。

2 過斷層技術分析

1）煤巖層層位對比法。通過對煤層的特征進行分析［3］，如，礦井標志層、煤層及頂底板。對已經暴露出來的斷層兩盤煤巖層進行對比法分析，使斷層性質與斷距得到明確，從中推斷失翼煤層。通過分析可知，此地為不同煤層的連接，識別困難，所以，應該對其煤層的結構、厚度、煤巖類型等進行明確判斷，并得出其具體的位置、性質與落差。

2）斷層面構造特征法。特征判斷法可以以斷層的形成過程來進行認知，并加以評估，因為在其形成過程中，會在兩側或附近產生牽引褶曲，小斷層表現為平行性較多，其中有擦痕和不同的角礫巖，所以，可據此對斷層性質進行定性分析，對失煤層進行方向推斷。

3）規律類推法。根據當地的地質累積資料，歸納其中的普遍性，找出走向及規律，進行失翼煤層推斷。

4）做圖分析法。可以利用繪圖技術，將其中的新斷層進行圖層填繪，從而使整個地質條件得以突顯，分析其中的斷層連接情況以及大致落差等。

5）生產勘探法。這是最為直接有益的方法，即通過實際的工作對其中進行鉆探、物探、層位加以對比，經過已經勘探到的數據對繼續生產加以評估，并根據評估結果進行提前預防。

在實際的工作中，應該進行各種方法的綜合嘗試，使其互相佐證，從中找到最為正確的結論，找到更為有效的方法。

3 快速過斷層技術方面分析

一次性過斷層法，主要是對其特征及巷道頂底板巖性差異的分析［2］，提前挑頂，或者臥底。對露頭硬巖，實行圍截與切割。機器在行走過程中應該注意對切割的控制，并阻止其繼續工作，以防損壞機器。切割工作需要對支撐接地與鏟板進行檢查，保證其穩定良好，對振動要加以控制，應該將整個切割工作保持在可承載負荷的范疇之內，同時，對速度應該加以控制，尤其應該禁止鏟板在低工作位置中抬起。應該進行具體的過程分析，如對于硬巖層的處理、對于冒頂煤層的處理等。

在掘進工作面過上跳斷層階段，就地采用直接割頂法。將煤至頂板（上盤頂板或下盤煤），避免煤層因冒頂在冒落時發生安全事故。

若巖石硬度過大或斷層落差過大，應該對其進行準確的評估，并做出關于整個生產需要的繪圖，幫助掘進工作安全進行，尤其應該注意上坡與下坡過斷層。具體如圖1所示。

圖1 綜掘機過斷層示意

以某礦為例，某礦回采工作面南翼加風平巷掘進，根據相關部門測定，該巷道在南翼掘進至55m～61m時，會遇到1個斷距為7m～9m的逆斷層，為了確保安全提出以下具體措施：

首先，加強巷道掘進工作地點的質量調查，嚴格執行操作遠程，交接班、安全檢查需到位，隨時觀察周邊圍巖的穩定狀況及變化；多打眼，減少放炮裝藥量，降低放炮可能對斷層帶附近頂板的破壞；減少空頂距，支設臨時支架、永久支架，保證其滯后距離在2m～4m。

搭建臨時支護時，通過對綜掘機的分析，其主要是靠自行研制的臨時支護托梁器，具體來講，即是利用托梁托鋼帶與截割頭連接，從而起到臨時支護作用。其整個運作還是以液壓系統為主，其中，電控雙閉鎖裝置也起到了很大作用。可以說，這一措施不但提高了掘進工作的安全性，還使其在工作中減小了勞動強度；搭建永久支護時，先需對巷道具體的寬度、高度進行初步運算，得知其凈寬與凈高分別為3.6m與2.5m。選用全螺紋強錨桿（20mm×2 200mm）。頂板錨桿間距：800×800；幫間排距：800mm×900mm；方式：樹脂加長錨固；鋼帶：M 型，長、寬、高分別為3 500mm、140mm、50mm；兩幫鋼帶：M 型，長、寬、厚分別為2 100mm、140mm、3.25mm；托盤為配套專用型（與M型鋼帶配套）錨索布置形式與規格：長6.0m，排距2 000mm×1 600mm；注意復合頂板、斷層破碎帶等的布置，應該以五花布置為準；金屬網：鋼筋塑料復合網（匹配掘進尺相）；網孔：50mm×50mm；聯網形式：在200mm間格中以14號鐵絲網進行雙股聯接。

數值模擬以FLAC模擬軟件為準，并通過它得出所需數值。在此應該注意在水平位移場與垂直位移場兩方面的計算值，并通過計算結果與一次性過斷層技術相結合，不但能夠提高其安全性，而且能夠更好地完成過斷層任務。

其次，臨近斷層，加強對瓦斯檢查，斷層水疏排、超前近視眼，深20m以下眼數大于5個。接近或穿越時，應該在距其5m前，采用密集支柱，加強嚴格的“一通三防，一炮三檢”制度執行，做好超前支護、防止漏頂、漏幫，確保巷道支架背幫嚴實。注重各方面的緊密配合。

4 結語

總之，想要實現在連續落差過大的斷層中保證掘進速度與產量，需要通過綜合化的技術與安全措施來達到。其一，應該對其中的地質條件進行一定的勘探，使其盡可能避開。其二，應該對其中上體的斷層進行掘進工作時采用針對性的方法。其三，應該在工藝方法上進行配套設置，從而保證整個掘進的安全有效。其四，應該對各種方案、工藝、方法等進行不斷研究與優化。

［1］ 張繼遠，張長合.回采巷道掘進過斷層施工方法［J］.中州煤炭，2012（2）：36-37.

［2］ 冀貞文，王懷新，王同吉.深井巷道圍巖變形破壞規律及其控制技術［J］.煤炭工程，2012（2）：96-97.

［3］ 何勇.高突煤層保護層瓦斯綜合治理技術［J］.煤炭技術，2012（11）：26-27.