夏范周

摘 要：工業(yè)能源的逐漸增加帶來了煤炭、石油、天然氣等自然資源的開采量的增加，尤其是煤炭的開采量，為了滿足更多企業(yè)及居民生活的需要，開采量逐漸增加的同時(shí)開采技術(shù)也在快速提高。在實(shí)際開采過程中要面對(duì)很多突發(fā)情況以及各種疑難的礦藏分布情況，尤其是在煤礦掘進(jìn)巷道過斷層的開采情況，本文就這一情況做一下介紹。

關(guān)鍵詞：煤礦；掘進(jìn)；巷道；過斷層

中圖分類號(hào)： TD792 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）36-160-2

0 引言

煤礦區(qū)礦井下巷道掘進(jìn)的時(shí)候，遇到斷層結(jié)構(gòu)是一種常見的情況，斷層礦藏分布也是造成礦采事故的一個(gè)重要誘因，而且還在生產(chǎn)記錄中名列前茅。近些年來露天煤炭礦藏開采逐漸增加，資源在逐漸減少，深度開采的需求量不斷增加，伴隨而來的開采條件也逐漸復(fù)雜。在開采過程中遇到斷層的情況給開采帶來了更多的安全生產(chǎn)隱患。所以近些年來在這方面的研究也逐漸增多，如何選擇科學(xué)合理的辦法能夠通過斷層區(qū)，并能有效的保障安全生產(chǎn)，提高開采效率，減少礦藏報(bào)廢的浪費(fèi)。這對(duì)我國(guó)煤炭資源的開采事業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展有重要意義。

1 斷層出現(xiàn)的原因及影響

1.1 斷層形成原因分析

斷層是地質(zhì)的一種常見形態(tài)，在不同區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)不一[1]，斷層只是其中的一種靠地殼變動(dòng)而形成的土層結(jié)構(gòu)，而煤炭層也是地質(zhì)的一個(gè)部分。煤礦斷層的形成主要是土層擠壓運(yùn)動(dòng)的過程中煤炭層隨著土層而斷裂的。斷層煤礦包含地上和地下兩種，地上的一種就形成了露天煤礦，地下的一種就是我們分析的這個(gè)地下煤礦層。

1.2 斷層對(duì)礦山生產(chǎn)的影響

首先斷層對(duì)巷道掘進(jìn)進(jìn)度的影響。在煤礦礦井巷道開采中，如果遇到了斷層，則掘進(jìn)的工作就要停下來，并對(duì)斷層的情況進(jìn)行考察，判斷斷層的穩(wěn)固程度，是否能繼續(xù)開采，危險(xiǎn)系數(shù)以及繼續(xù)掘進(jìn)的成本等其他對(duì)礦井的經(jīng)濟(jì)收入有影響的因素。其次，斷層的開采對(duì)施工安全有很大隱患，其中的瓦斯、地下水等物質(zhì)都可以從斷層滲透出來，這就有瓦斯爆炸、透水事故發(fā)生的概率，對(duì)工作人員產(chǎn)生嚴(yán)重的安全威脅。前些年一些煤礦事故的發(fā)生，多半是工作人員在面對(duì)斷層時(shí)的麻痹大意引起的。

1.3 斷層出現(xiàn)的征兆

煤礦開采巷道掘進(jìn)過程中在斷層出現(xiàn)前，也會(huì)有一定的征兆，經(jīng)過多年的前人總結(jié)，大致分為這幾種[2]：其一，巷道頂板底板有顯著的節(jié)理化現(xiàn)象，而且節(jié)理化現(xiàn)象越來越明顯，則說明距離斷層越來越近；其二，煤層頂板和底板的標(biāo)高在掘進(jìn)的過程中出現(xiàn)較大程度的變化，尤其是同一煤層頂板和底板在較短距離內(nèi)發(fā)生大幅度變化；其三，煤體硬度出現(xiàn)明顯的減弱，煤層破碎量增多，同時(shí)滑面也有明顯的增多；其四，在煤礦斷層的附近會(huì)出現(xiàn)褶皺。這些現(xiàn)象都會(huì)給開采人員以經(jīng)驗(yàn)提示，遇到斷層了。

2 過斷層的方法

為了有效提高礦井的產(chǎn)量，需要對(duì)礦井進(jìn)行深度掘進(jìn)并且提高開采的效率以及范圍，深度掘進(jìn)則需要面臨著各種不同的礦層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)越是復(fù)雜，則在掘進(jìn)的過程中困難越多[3]。這就帶來了處理斷層及其它危險(xiǎn)困難礦層的技術(shù)難題。在煤礦開采行業(yè)增加對(duì)斷層技術(shù)的研究，保證開采現(xiàn)場(chǎng)能夠安全通過斷層結(jié)構(gòu)。一般情況下開采人員都是根據(jù)斷層頂板的堅(jiān)固程度來采取相應(yīng)的措施，基本不會(huì)對(duì)頂板進(jìn)行破壞，在掘進(jìn)的過程中要對(duì)頂板和底板的堅(jiān)實(shí)程度變化情況進(jìn)行了解，在未考察情況前不能妄動(dòng)施工，避免出現(xiàn)安全事故。

2.1 過小斷層的方法

在巷道掘進(jìn)的過程中，會(huì)遇到不同程度的斷層結(jié)構(gòu)，在三十五米以上的大型斷層結(jié)構(gòu)，則可以根據(jù)斷層考察情況進(jìn)行針對(duì)斷層的施工方案，但是較小的斷層結(jié)構(gòu)，如何去做是一個(gè)難題，按斷層施工則耗資大，得不償失，不按斷層結(jié)構(gòu)方案施工，則影響安全作業(yè)無法通過，針對(duì)小斷層結(jié)構(gòu)我們來做以下兩種方案。

2.1.1 后退挑定法

這種方案可用于煤層上移的情況，也就是開采方向上的煤層比正在開采的煤層上移了?？上群笸艘欢尉嚯x，然后再將頂板上挑，挑至斷層頂面，讓巷道的底部剛好在斷層頂板，這樣在保證支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后再繼續(xù)向前掘進(jìn)，如圖1所示：

2.1.2 后退臥底法

這種方案主要用于當(dāng)挖掘到斷層且斷層是在下方時(shí)，可以將巷道向下延伸，采用臥底的方式，將巷道的底板延伸到剛好煤層的上層，然后再將巷道加固穩(wěn)定，即可進(jìn)行挖掘開采，如圖2所示。

2.2 過大斷層的方法

在巷道掘進(jìn)過程中一般三十五米以上的即可稱作是大斷層，在通過大斷層的時(shí)候一般以先導(dǎo)硐后注漿的方式來處理。我們可以在小斷面過后，按照巷道成型后1.5米的距離來設(shè)計(jì)斷面輪廓線，這樣在巷道內(nèi)的距離可以保持在兩米，然后再加以鉆孔注漿進(jìn)行加固。在施工結(jié)束前，需要安裝一個(gè)混凝土止?jié){墊，這個(gè)止?jié){墊在斷層面10米左右的距離為宜，最后在巷道內(nèi)需要進(jìn)行噴漿封閉，噴漿封閉需要在10米的范圍內(nèi)。然后在其周邊進(jìn)行打孔注漿處理，需要根據(jù)實(shí)際的堅(jiān)固程度來判斷噴漿的深度和密度。

3 巷道掘進(jìn)過斷層的技術(shù)措施

3.1 前期準(zhǔn)備階段的技術(shù)措施

首先是指定方案[4]，根據(jù)實(shí)際勘察情況來確定該情況可以由哪些部門安排相應(yīng)的技術(shù)人員進(jìn)行處理，由技術(shù)人員確定施工方案，并將指定好的方案給審核部門進(jìn)行確認(rèn)后，由組織安排人員監(jiān)督實(shí)施。其二，在施工到距離斷層位置大概20米的距離時(shí)，需要降低掘進(jìn)速度，改為邊勘察邊施工的方式，根據(jù)勘察結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整施工細(xì)節(jié)，這樣可以在施工過程中收集到相關(guān)防突鉆孔的各類數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)反饋給生產(chǎn)部門根據(jù)斷層的真實(shí)情況再進(jìn)行調(diào)整方案及施工進(jìn)度。其三，在掘進(jìn)過程中要注意對(duì)于斷層厚度的變化，如發(fā)現(xiàn)異常變化的情況，要停止施工，重新勘察現(xiàn)場(chǎng)情況，主要是對(duì)瓦斯以及地下水的情況進(jìn)行詳細(xì)考察，并在考察結(jié)果出來后迅速指定相應(yīng)的措施方案。其四是在巷道掘進(jìn)前要對(duì)卸壓孔與探孔工作進(jìn)行開展，因?yàn)檫@個(gè)工作對(duì)于掘進(jìn)工作非常重要，所以要安排專業(yè)人員進(jìn)行檢查，并實(shí)時(shí)記錄施工進(jìn)展過程中的巷道變化情況，將煤層及礦石層的特性及時(shí)上報(bào)，做好防突及通風(fēng)工作。另外在鉆孔挖掘過程中要嚴(yán)格遵守巷道掘進(jìn)的技術(shù)要求，避免巷道的質(zhì)量出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)。在鉆孔過程中容易出水，要對(duì)出水的部位進(jìn)行詳細(xì)記錄，并立即報(bào)相關(guān)部門采取相應(yīng)措施。

3.2 掘進(jìn)施工階段的技術(shù)措施

第一，巷道掘進(jìn)在斷層面進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，必須嚴(yán)格遵守“邊探邊掘”的施工原則。在鉆探時(shí)，每次探測(cè)都應(yīng)超前掘進(jìn)工作面2m以上，若探測(cè)煤層厚度超過2m，則應(yīng)先停止掘進(jìn)作業(yè)，實(shí)施鉆孔卸壓作業(yè)。當(dāng)探測(cè)到斷層距離掘進(jìn)工作面不足5m時(shí)，則應(yīng)停止所有鉆孔作業(yè)，實(shí)施相應(yīng)的過斷層措施；第二，斷層落差超過煤厚一半厚度而低于煤層1倍厚度，則應(yīng)先在本盤煤層頂板0.5m處向另一盤煤層鉆設(shè)8個(gè)深度20m的卸壓鉆孔，隨后依據(jù)斷層煤厚挖設(shè)另一組鉆孔，確保其能控制到斷層面之后5～10m的煤巖層，鉆孔間距為2～2.5m，每排鉆孔數(shù)量以3～4個(gè)為佳；第三，斷層落差超過煤層1倍厚度，則在進(jìn)行鉆孔卸壓作業(yè)時(shí)應(yīng)依據(jù)施工傾角的改變進(jìn)行。通常而言，卸壓鉆孔應(yīng)選擇距離斷層面3m以上的位置進(jìn)行作業(yè)，并依據(jù)淺探鉆孔探明的具體情況來確定應(yīng)鉆設(shè)的卸壓鉆孔數(shù)量[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)發(fā)展迅速，煤炭需求量也逐漸提高，對(duì)煤礦的開采需求量也在隨著逐漸增加，為滿足使用，一方面需要增加對(duì)于礦井深度的開采，一方面需要加快開采速度。煤炭開采本就是一個(gè)危險(xiǎn)系數(shù)非常高的行業(yè)，在工作量不斷加大的情況下，需要采用科學(xué)的辦法去對(duì)礦藏情況進(jìn)行加固，預(yù)防安全問題的發(fā)生，尤其是在過斷層的過程中。只有保證了安全生產(chǎn)才能獲得更多的煤礦，保證煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王齊泉，閆國(guó)虎.煤礦掘進(jìn)巷道過斷層技術(shù)措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，05：104.

[2] 申家志.巷道掘進(jìn)過斷層方法及技術(shù)措施研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014，09：129-130.

[3] 徐蘇翔.煤礦掘進(jìn)巷道過斷層技術(shù)探討[J].能源技術(shù)與管理，2014，06：70-71.

[4] 崔磊.煤礦掘進(jìn)巷道過斷層漏頂區(qū)域施工技術(shù)探析[J].廣東科技，2014，22：121+125.

[5] 胡永，童輝.實(shí)現(xiàn)煤礦巷道快速掘進(jìn)技術(shù)措施分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，27：127.