淺析煤礦巷道過斷層掘進施工的影響因素與關鍵技術

陳善豪

【摘?要】對于煤礦開采而言，巷道支護是其過程中較為重要的一道工序，同時也是煤礦開采得以安全、順利進行的重要保障。隨著礦產資源的不斷開采，煤礦數量在以較快的速度減少，使得煤礦開采越加往深煤層開采發展，煤礦開采面臨著越來越復雜的開采地質環境，同時也對巷道支護工作造成了較大困難。尤其是隨著煤礦開采階段越是深入，其面臨的巷道支護問題也越加復雜，如：高地應力、巷道變形、斷層褶取等，都為巷道支護帶來較大困難。因此，對較為典型難支護巷道進行了詳細分析介紹，并針對性地對相關支護應對對策進行了有效探討，以期能夠為提高巷道支護質量，推動煤礦行業健康發展提供有效參考。

【關鍵詞】巷道掘進;斷層;機理;問題;技術措施

引言

斷層是構造運動中廣泛發育的構造形態。它規模不等、大小不一，大到數百、上千公里，小的不足一米，但其都破壞了巖層的連續性和完整性。在巖體介質中斷層是其弱面，周圍巖體力學強度遠遠低高于其強度。斷層的存在導致煤層突出危險性增大;斷層的存在導致工作面突水危險性增大;斷層的存在可改變頂板冒落的一般規律;斷層是控制地表裂縫發育范圍及其特征的重要因素。斷層的存在影響整個礦井生產系統規劃，所以在巷道布置、工作面回采等礦井開采的過程中必須考慮其帶來的影響。

一、加強掘進巷道過斷層破碎帶安全措施的重要意義

地質構造是礦井巷道開掘施工重要影響因素之一。其中巷道掘進過程中遇斷層破碎帶，受構造應力和原巖應力作用，斷層構造發育范圍內圍巖整體性遭受破壞。在原生裂隙的基礎上產生次生裂隙，促使巷道圍巖強度降低、易破碎，掘進時圍巖礦山壓力顯現劇烈，導致巷道圍巖發生塑形破壞，頂板變形失穩嚴重，若不及時采取合理有效的支護措施很容易發生頂板大面積垮落事故。目前我國多數煤礦對斷層破碎帶頂板主要采用錨 桿、錨索等聯合支護進行維護，但是受外力作用（構造應力、圍巖應力、上 覆巖層重力）錨桿（索）支護質量差，主要表現在錨固效果差、抗拉拔力低 等，無法保證斷層破碎帶處頂板穩定性。工程實際中應選擇合適的過斷層 方案，并采取有效的支護方案與安全管理措施，以保障礦井巷道在生產過 程中安全使用。

二、斷層的形成原理及影響

2.1 斷層的形成

斷層是煤礦開采過程中經常遇到的地質構造之一，對所開采煤層是否完整連續有直接影響。斷層形成機理：地殼運動會產生一定的相對作用力，該作用力作用于煤層，當強度過大時，煤層產生錯裂現象，最后形成破裂面。當破裂面的上盤上升，下盤下降時，形成正斷層;反之，就會形成逆斷層;當上盤與下盤移動為一個水平方向時，就會產生平推性的走滑斷層。

2.2 斷層的影響

斷層影響體現在兩方面：a）對巷道掘進的影響。在巷道掘進過程中，斷層會直接對施工進度和難度產生嚴重影響，甚至會使工程進度停止，不僅降低掘進工作效率，且加大了掘進成本，直接影響礦井的經濟收益;b）對生產安全的影響。斷層使煤層形成破碎帶及疏水通道，在開采掘進過程中會產生透水，威脅施工人員的人身安全，甚至可能發生嚴重的安全事故，對礦井安全帶來極大的影響。

2.3 斷層出現的預兆

斷層出現之前會有一些預兆，主要表現以下幾點：a）煤層頂板發生一些明顯的節理化現象。節理越明顯 的地方，遇到斷層的概率就越大;b）煤層出現突變。比如煤層在短時間內產生極大的變化;c）掘進過程中 煤層連續性和煤層強度明顯降低，煤層破碎，滑面增多;d）煤層起伏變化多樣，甚至出現褶皺。

三、過斷層的安全技術措施

在巷道掘進 施工前，需對巷道布置的 區域地 質情況進行詳細勘察，對勘察所得結果組織 由專管領導帶領 的專業技術人 員進行分析和研究，根據實際做 出掘進過斷層的施工作業方法和安全技術措施。在巷道掘進施工過斷層前，需嚴格遵循敲幫問頂制度，及時發現和處理存在 的 問題和安 全隱 患。在 巷道過 斷層 過程中，盡量一次施工，避免巷道無支護狀態下的圍巖暴露時間過程，及時給予支護，確保支護方 式的合理性和支護質量，這樣才能有效對頂板形成支護作用，避免頂板事故的發生。巷道過斷層的支護方式是 否合理，是安全過斷層成功與否的關鍵。

3.1 過斷層之前的安全技術措施

在過斷層之前的巷道施工過程中，煤礦有關技術管 理部門人員需首先判斷斷層基本情況，并結合具體實際情況初步制訂相關的過斷層方式，同時將已制定的技術方法通知基層部門，并對施工人員進行檢查與監督。從距離預計斷層 20 m 的位置開始使用邊探邊掘的 方式進行掘進，根據斷層出現初期與落差之間的具體 施工情況，報告相關生產供應部門及技術工程師。如 果在掘進過程中發現斷層厚度出現了明顯的異常情況，需馬上停止施工作業，進行鉆探檢查，全面檢測巷道 內的水及瓦斯，并就具體實際情況拿出相應對策。在 施工前，巷道工作組需進行卸壓孔及探孔的工作，對 孔隙進行嚴格檢查及記錄，且鉆孔時要參考煤層的巷 道傾斜程度和角度，對煤層的異動情況進行檢測與判 斷，此外，鉆孔過程中如果有滲水現象發生，需馬上 停工，并將情況反映到上級技術部門進行處理。

3.2 施工時的安全技術措施

巷道掘進工作需遵守邊探邊掘的施工原則，在距 離工作面約 2 m 的位置進行鉆孔探測實驗。當經檢測 煤層厚度超過 2 m，立即停止鉆孔。當斷層落差為煤層 厚度的 50%時，可在距離煤層頂板約 0.5 m 的位置施 工鉆孔;當斷層落差為煤層厚度的 2 倍左右時，改變 施工角度，重新選擇一個合適的切入點進行鉆孔探測，同時在工作過程中根據檢測結果測定鉆孔需要的數量。進行爆破時嚴格遵守相關安全規定，在固定的 地點安裝雷管，保證電雷管的絕緣層正常，在藥卷頂 部裝入雷管，同時用角線把雷管綁好。爆破完成后，至少等待 0.5 h 才能再次進入巷道，技術人員對其通 風環境做好檢測，發生危急情況時執行相關的應急處理 措施。

四、總結

對于井下采煤而言，開采技術與工藝的合理選擇才能提升煤炭開采質量與效率的根本所在，就目前我國井下采煤作業技術工藝而言，不同技術工藝都有著各自的應用優勢與適用條件，在不同條件下合理選 擇相應的采煤技術工藝才能發揮對煤礦生產的積極影 響。因此，要求煤礦開采企業基于需求分析，結合實際情況選擇合適的井下采煤技術與采煤工藝，才能充 分發揮技術優勢，提高采煤工作效益。

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（作者單位：河南錦源建設有限公司）