李 波

(山西宏廈第一建設(shè)有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000)

引 言

在煤礦巷道掘進過程中，斷層是最為常見的地質(zhì)形態(tài)。目前，我國煤炭回采已步入深部回采期，深部斷層的結(jié)構(gòu)類型更為復(fù)雜，這給巷道掘進與煤炭開采帶來了巨大影響。資料顯示，在煤礦開采事故的致因中，斷層過頂占有較高的比重[1]。根據(jù)不同類型的斷層的特點，選擇科學(xué)的過斷層方法與技術(shù)，既是提升煤礦巷道掘進效率的有效路徑，也是保障施工者人身安全的重要措施。結(jié)合工作實踐，對煤礦巷道掘進過斷層方法及技術(shù)措施作一分析，目的是為作業(yè)人員順利和安全過斷層、提高巷道掘進效率與效益提供借鑒與啟示。

1 斷層形成的機理與影響

1.1 斷層的形成機理

斷層是構(gòu)造運動中廣泛發(fā)育的構(gòu)造形態(tài)。斷層的形成，主要是由于地殼運動中產(chǎn)生強大的壓力和張力所致，即這種壓力和張力在大于煤巖層自身強度時，所導(dǎo)致的煤巖層斷裂錯位。因煤巖層斷裂錯位而形成的斷裂面，由于其兩盤運動方向的不同而形成不同的斷裂面[2]：倘若上下盤分別相對上升和下降，便會形成逆斷層；倘若上下盤分別相對下降和上升，便會形成正斷層；倘若兩盤沿著斷裂面走向水平滑動，便會形成推斷層。雖然這些斷層類型不同、規(guī)模不等、大小不一，但均破壞了煤巖層的完整性與連續(xù)性。

1.2 斷層的負面影響

對于煤礦巷道掘進，斷層的負面影響主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面，影響和制約巷道掘進的速度與質(zhì)量。一般而言，遇到單一的斷層，只要選擇必要的方法、安全的措施，便不會對巷道掘進產(chǎn)生多大的影響。問題是斷層結(jié)構(gòu)的單一性并不多見，而是多種斷層交織在一起，使得斷層較為復(fù)雜，這無疑增加了巷道掘進的難度與速度，甚至?xí)?dǎo)致巷道掘進的停滯，從而增加了巷道掘進的成本，影響了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

另一方面，增加了巷道掘進的風(fēng)險[3]。復(fù)雜的斷層由于導(dǎo)致煤層形成了破碎帶與疏水通道，在巷道掘進中往往會產(chǎn)生透水，給安全作業(yè)與生產(chǎn)帶來了嚴峻挑戰(zhàn)；在高瓦斯礦井中，由于在斷層面附近存在許多空隙，容易積聚煤層中的游離瓦斯，使得巷道掘進過斷層時存在高濃度瓦斯突出涌現(xiàn)的可能性，從而增加井下及其巷道瓦斯的含量，給巷道掘進帶來了嚴重的威脅；斷層附近由于屬于破碎帶，如果巷道掘進過程中一旦揭露了破碎的頂板，便會影響巷道支護。在這些情形下，如果安全意識不強、方法不當(dāng)、技術(shù)缺失、監(jiān)管不力，便會產(chǎn)生較大的安全事故，從而造成生命與財產(chǎn)損失。因此，選擇科學(xué)合理的過斷層的方法和安全技術(shù)措施，尤為重要和必要。

2 巷道掘進過斷層的方法選擇

2.1 過斷層方法的選定

在巷道掘進未遇到斷層之前，應(yīng)通過精準的地質(zhì)勘察和精心預(yù)判，了解巷道所處的地質(zhì)構(gòu)造、地下環(huán)境，有針對性地制定相關(guān)巷道掘進方案與防控措施。一般而言，斷層的出現(xiàn)往往具有一定的“預(yù)兆”，比如，煤層的突變、滑面的增多、煤層強度的明顯降低等，均預(yù)示著斷層的可能出現(xiàn)[4]。在巷道掘進過程中，應(yīng)針對不同性質(zhì)、不同規(guī)格的斷層，選擇科學(xué)合理的過斷層方法。

巷道掘進過斷層的方法較多，其中“挑頂”和“臥底”是較為常見的應(yīng)用方法。前者是指通過上提施工角度、以工字鋼架棚打穿楔、填實空幫等方式，應(yīng)對因斷層而出現(xiàn)的底板破斷上升、頂板丟煤頂?shù)膯栴}；后者是指通過下扎施工角度、錨桿支護或注漿等方式，應(yīng)對因斷層而出現(xiàn)的頂板破斷下降、頂板破巖丟煤底的問題。無論是“挑頂”至斷層面下盤的煤層頂板，還是“臥底”至斷層面上盤的煤層頂板，都必須在確保支護的堅固與穩(wěn)定的前提下，方可繼續(xù)實施巷道掘進。

2.2 方法實施應(yīng)注意事項

無論選擇和實施哪一種巷道掘進過斷層方法，均應(yīng)考慮斷層的規(guī)格、落差和影響范圍，以及巷道頂板狀況、圍巖的特性、機器設(shè)備的安設(shè)等多種因素，在比較分析中選擇適當(dāng)?shù)南锏谰蜻M過斷層方法。在具體實施中注意以下幾點：如果斷層落差>35 m，應(yīng)注意避開該開采區(qū)域，采用繞行掘進的方式過斷層。或者通過改變巷道角度、支護方式，并采用短石門進入另一盤煤層。在圍巖破碎時，可采用注漿、縮短頂幫錨桿與錨索間排距、鋼帶支護等措施。如果斷層落差>15 m且<35 m時，可采用導(dǎo)硐注漿方法過斷層，即在距離破裂面10 m左右的地方安設(shè)混凝土注漿泵，在設(shè)計好的巷道外輪廓注漿，其目的在于增強圍巖的強度與完整性。如果斷層落差<15 m，可通過“挑頂”和“臥底”的方式過斷層。

3 巷道掘進過斷層的技術(shù)措施

3.1 巷道掘進前的技術(shù)措施

在巷道掘進前，煤礦相關(guān)技術(shù)部門和人員應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果，制定過斷層的安全技術(shù)措施，并將其發(fā)放至相關(guān)技術(shù)人員和作業(yè)人員。在距離預(yù)計斷層20 m時，應(yīng)采用邊探邊掘的方式進行巷道掘進，并根據(jù)斷層特點，分析和判斷層實際落差，如果斷層或煤層出現(xiàn)突然變厚、變薄等異?，F(xiàn)象，應(yīng)通過打鉆探孔精準探測巷道內(nèi)的瓦斯及水情況，并制定相關(guān)技術(shù)措施進行巷道掘進。在巷道掘進工作面的探測過程中，如果探孔和卸壓鉆孔中存在見巖等情況，應(yīng)在詳細記錄和說明巖石性質(zhì)；如果鉆孔內(nèi)出現(xiàn)涌水，應(yīng)及時記錄鉆孔出水的深度；如果預(yù)測前方存在斷層，應(yīng)留至少5 m預(yù)測鉆孔，并提前施工卸壓鉆孔；如果發(fā)現(xiàn)斷層落差高于煤層厚度，應(yīng)采用風(fēng)動鉆機或液壓鉆機施工探煤鉆孔，精準探測煤層層位，并采取相應(yīng)的防突措施。需要強調(diào)的是，過斷層前施工的各類鉆孔，如果出現(xiàn)噴孔、頂鉆等異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停頭[5]，并向相關(guān)技術(shù)部門報告?？傊谙锏谰蜻M前所采取的技術(shù)措施，其目的在于精準預(yù)測斷層與煤層的構(gòu)造與特點，制定相應(yīng)的施工方法和措施，為巷道掘進提供知識與技術(shù)支撐。

3.2 巷道掘進中的技術(shù)措施

在巷道掘進過程中，涉及的相關(guān)技術(shù)措施較多?；谙锏谰蜻M原則，應(yīng)堅持邊探邊掘。在斷層中掘進時，之于前方煤層厚度的探測，如探明煤厚大于2 m，應(yīng)立即停頭，施工卸壓鉆孔；如探明距斷層前5 m，應(yīng)停止掘進，選擇過斷層技術(shù)與措施?；跀鄬拥念愋团c規(guī)格，選擇相應(yīng)的過斷層方法。如果斷層另一盤上升，且其落差小于煤層厚度的1/2，可直接施工16個20 m深的鉆孔或卸壓鉆孔；如果斷層另一盤下降，其落差大于煤層厚度的1/2，且小于1倍煤層厚度，可先向另一盤煤層施工卸壓鉆孔，而后再依據(jù)煤層厚度在斷層面后5 m～10 m處施工卸壓鉆孔；當(dāng)正斷層另一盤煤上升時，如果其落差大于煤層厚度的1/2，且小于1倍煤層厚度，可在本盤煤層頂板0.5 m左右處向另一盤煤層施工卸壓鉆孔；如果其落差大于煤層厚度，應(yīng)根據(jù)巷道施工的傾角變化，在距斷層面3 m前施工卸壓鉆孔；如果其落差小于煤層厚度的1/2，可則直接施工16個20 m深的鉆孔或卸壓鉆孔。基于卸壓鉆孔，應(yīng)根據(jù)煤層厚度以及遇到的實際情況，確定卸壓鉆孔的數(shù)量與規(guī)格。比如，當(dāng)斷層附近的煤層厚度大于正常煤層厚度1.5倍時，應(yīng)至少增加一排卸壓鉆孔；當(dāng)出現(xiàn)頂鉆、噴孔等現(xiàn)象時，應(yīng)在該排鉆孔附近增加卸壓鉆孔數(shù)量，以解決噴孔問題等。需要強調(diào)的是，在巷道掘進過程中應(yīng)注意各類風(fēng)險的預(yù)防與化解，如果遇到頂鉆或噴孔現(xiàn)象、工作面出現(xiàn)明顯突出預(yù)兆、回風(fēng)流瓦斯?jié)舛容^高時，應(yīng)立即停止掘進，并采用相關(guān)技術(shù)措施予以解決。

4 結(jié)語

煤礦巷道掘進過斷層，其方法較多，技術(shù)較為復(fù)雜，需要根據(jù)斷層的類型與規(guī)格以及煤層情況，科學(xué)選擇適宜的方法和技術(shù)。而這些方法和技術(shù)的運用，其目的歸根結(jié)底在于實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的價值追求和目標。這一目標的實現(xiàn)，既需要煤礦巷道支護的安全有效，即通過注漿加固、超前及永久支護，為施工人員提供安全可靠的巷道掘進環(huán)境；更需要相關(guān)技術(shù)和施工人員具有強烈的安全意識和過硬的巷道掘進技術(shù)，應(yīng)通過崗前培訓(xùn)、技術(shù)攻關(guān)等，提高相關(guān)技術(shù)和施工人員的安全意識、綜合素質(zhì)和技術(shù)能力，使之在巷道掘進過斷層中，科學(xué)作業(yè)、精準施工，并及時處理巷道掘進過斷層過程中遇到的各種問題，將可能出現(xiàn)的風(fēng)險與事故降到最低，從而實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的目標。