淺談復雜地質條件下綜掘機快速過斷層方法

楊雄

摘要：針對綜掘機綜掘遇斷層嚴重影響割掘進度問題，結合杉木樹煤礦實際情況，總結出一套適合該類型的過斷層技術。杉木樹煤礦N26軸部B煤層運輸大巷使用的一臺EBZ-160加強型懸臂式縱軸掘進機進行掘進。因受地質構造影響，現巷道頂板破碎、圍巖穩定性差，嚴重制約了該巷機械化水平的發揮。為充分利用現有資源，該掘進面在遇正斷層時，采用“后退臥底法”安全、快速的過斷層帶，解決了斷層影響割掘進度問題。

關鍵詞：綜掘機；過斷層技術；地質構造

中圖分類號：TU112 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0063-01

長期以來，斷層對于綜掘的施工具有非常大的影響。經過長期實踐經驗，并結合杉木樹煤礦具體情況，總結研究出一套適合南方復雜地質條件下的綜掘過斷層技術，是非常有必要的，是提高單進，提高效率的關鍵技術。

1 工作面概況

杉木樹煤礦N26軸部B煤層運輸大巷，位于樹木樹煤礦濫泥坳向斜軸部，四周斷層環繞，內部斷層較發育且B煤層整體有薄化、分層現象。該巷從N26邊界探煤上山內掛口往西施工1078m揭露一正斷層，斷層產狀為：傾向122°，傾角71°，落差大于5m。從斷層揭露點以西100m都在構造影響范圍內，由于受斷層影響，該巷煤層薄化嚴重，巷中煤厚僅0.3m，局部段煤層已斷失。綜掘機施工過程中基本頂為沙質泥巖，下軟上硬。同時，由于該區裂隙發育，使得該段巷道水文地質條件復雜，給巷道頂部支護管理也帶來了巨大的困難。

2 工作面前方斷層預測

在掘進過程中，前方隱伏的斷層往往造成另一盤的煤巖層變化，當斷層落差較大時，便無法看到斷層另一盤的煤層，因此確定斷層性質和尋找失翼煤層便成為該巷掘進工作的重中之重。在該巷掘進中，采用以下方法探測斷層的產狀及煤層賦存情況。

2.1 煤巖層位對比法

通過對巷道圍巖的分析，結合礦井煤層的標志層以及煤層的頂、底板巖性特征，對已揭露出的斷層盤煤巖層位進行對比分析，從而確定斷層的性質和斷距，據此可尋找失翼煤層。

2.2 規律內推法

通過長期積累的斷層資料和所掘鄰近巷道的地質條件進行分析，確定新揭露出的斷層性質，尋找失翼斷層。

2.3 鉆孔勘探法

根據地質鉆孔揭露的實際情況，結合礦井的煤層特征，準確的分析出斷層的性質、落差以及現有掘進面至失翼煤層的距離，根據探明的斷層產狀，確定過斷層技術方案。

3 快速過斷層方法

3.1 快速過斷層方案

通過地質資料分析確定該斷層為正斷層后，所以通過分析及研究，采取從斷層揭露點開始采用“后退臥底法”，即斷層下盤臥底、上盤挑頂，通過腰線控制進行施工。下盤臥底超高段及時施工“錨+網+噴”支護，下盤挑頂施工保證巷道高度。同時，在斷層破碎帶巷頂、幫補打錨索進行強化支護，結合國內成熟的頂板支護技術 [1-3]。

臥底施工期間，有部分露頭硬巖時，首先截割周圍部分，使其自然墜落。綜掘機截割時不準超負荷作業，綜掘機行走時不準進行截割，防止加大截割載荷造成截割頭減速箱損壞。在截割時，特別是在截割堅硬巖石時，要使綜掘機鏟板及后支撐接地良好，減少震動，防止截割齒超前磨損影響截割效率。綜掘機過斷層施工工藝的優化，避免了綜掘機直接截割巷中堅硬的巖石，縮短了過斷層的時間，有效的減少了綜掘機截齒的磨損度。

3.2 配套設施

綜掘機過斷層期間采用松動爆破協助法，即先采用眼孔爆破的方式將巖石分裂，以易于截割頭直接截割，避免了綜掘機直接截割完整堅硬的巖石，減少了綜掘機截割負荷，縮短了過斷層時間。綜掘機掘進產生的矸石采用綜掘機裝載，通過巷內二條皮帶轉運至該巷掛口處，再用一噸礦車將矸石運至地面矸場。實現了掘進工作面連續運輸，減少了排矸時間，有效的提高了該工作面的單產單進，同時也減少了機電事故的發生。

3.3 斷層面支護

巷道設計凈寬為4米，設計凈高為3米，經計算采用φ18×2000mm的鋼筋錨桿和鋼筋網等進行支護。頂部采用鋼筋錨桿配合4000×800mm的鋼筋網，按730×800mm間排距進行布置，幫部采用鋼筋錨桿配合1600×800mm的鋼筋網，按730×800mm間排距進行布置。由于斷層帶圍巖破碎，需在現有的支護基礎上補打錨索進行強化支護（特別是臥底段巷道高度大于3.5m時），錨索規格為φ15.24×5400mm，頂部采用“一梁二錨”和“單錨索”進行強化支護。巷道采用綜掘機臥底后超高，頂部鎖口支護采用鋼筋錨桿配合“一梁五錨”成品鋼帶沿巷道走向進行布置，錨桿的間排距為750×800mm。

3.4 注意事項

（1）根據鉆探分析斷層的性質和失翼煤層距臥底處的距離及層位關系，結合該巷的用途，合理的設計臥底后巷道掘進坡度，盡量減少過斷層巖石工程量。

（2）搞好斷層帶應力集中區的支護設計，根據巷道的設計尺寸及圍巖性質，合理的選擇支護材料的型號及種類，如：N26軸部運輸巷使用的錨索型號有φ15.24×5400mm，φ15.24×8400mm兩種。

（3）搞好超高段巷幫支護，當巷幫高度大于3.5米時，采用“一梁二錨索”對巷幫進行強化支護。

（4）重新揭露失翼煤層前，必須制定專項的揭煤措施，施工單位嚴格按揭煤措施相關規定執行（揭煤措施必須包含探掘、瓦斯預測等內容）。

5 結論

（1）井巷布置應盡量避開地質條件復雜區域，以減少對掘進的影響，施工前必須充分利用現有資料。

（2）杉木樹煤礦掘進綜掘掘進時遇斷層，首先采用鉆探確定斷層的性質，再利用綜掘機對該巷磧頭10米段巷道進行臥底，再按負12°的坡度定向施工，減少了過斷層巖石工程量，采用皮帶排矸，實現遠距離連續運輸，該巷過斷層帶期間的單產進尺、掘進工效等主要生產技術指標均得到大幅度提高。

（3）對復雜地質條件下綜掘機的使用提供了非常高的參考價值。

參考文獻

[1]劉洪林，林建彪，馬述起，等.斷層破碎頂板冒頂巷道修復技術研究[J].煤炭工程，2011（4）：76-78，81.

[2]王琦，李術才，李智，等.煤巷斷層區頂板破碎機制分析及支護對策研究[J].巖石力學，2012， 33（10）：3093-3102.

[3]袁亮，薛俊華，劉泉聲，等.煤礦深部巖巷圍巖控制理論與支護技術[J]. 煤炭學報.2011， 36（4）：535-543.