采掘工作面过断层技术分析研究

王雷

摘 要：地质构造在矿井安全生产中有非常重要的影响，在众多地质构造中，断层构造对矿井生产的影响最大。本文通过简单介绍煤矿井下采掘工作面过断层时根据所遇不同类型断层时的处理方法，并提出了相应的安全措施，希望以此为行业同仁提供一定启发。

关键词：煤矿井下；炮采；过断层；措施

0 引言

在煤矿实际生产过程中，由于井下地质条件变化，常常会有采掘工作面过断层的情况发生。断层附近围岩受应力影响较为破碎，降低了围岩的稳定性，而采掘工作面发生突水、瓦斯超限、冒顶等事故的很大一部分原因就是因为在工作面过断层带时未采取有效措施来防止上述事故的发生。因此，本文通过对井下断层进行分类，在此基础上简述采掘工作面过断层时的一些技术方法.

1. 断层的分类及其影响

当地壳经历过不同时期的地质运动之后，在某些部位会产生断裂，这就形成了断层。地层受地质运动影响发生斷裂后会分为两部分，既断层的上、下盘。煤矿根据实际生产工作需要，通常将断层分为三类：（1） 根据两盘的相对位移方向，将断层分为正断层、逆断层和平移断层。如果断层的两盘是在上下方向发生相对位移，即分为正断层和逆断层，此时处于断层面上部的称为上盘，反之为下盘。正断层是指上盘相对下降的断层，反之为逆断层。平移断层是指两盘在水平方向发生相对位移的断层。（2） 根据断层面与煤岩层的走向关系，将断层分为走向断层、倾向断层和斜交断层。如果断层面与煤岩层的走向基本平行则称之为走向断层，基本垂直则称之为倾向断层，斜交则称为斜交断层。（3） 根据断层落差大小分类。煤矿井下一般将影响井田或采区划分的断层称为大型断层，将采区内断层落差大于巷道采高或煤厚的断层称为中型断层，将断层落差小于巷高或煤厚的断层称为小型断层[1]。

1. 2 断层的危害

断层给煤矿井下采掘工作面的主要危害如下：（1）支护危险：由于断层的应力作用使顶底板来压规律发生变化，使顶底板的支护难度增加。如果回采方向垂直于断层走向、掘进方向与断层走向平行时，冒顶事故的发生可能就会增大。（2） 地层断层的产生，使水、瓦斯有了移动及贮存的通道和空间。断层两盘之间的空间使含水层中的水源及瓦斯源能够通过这个空间进行移动并可能进入采掘工作面，造成采掘工作面隐患，并可能引发事故。所以，使采掘工作面安全的通过断层的技术，是保证采掘工作面安全生产的重要手段[2]。

2 过断层技术

2.1 开拓及掘进巷道过断层方法

开拓巷道与掘进巷道的施工方式基本类似。由于开拓巷道一般在岩层中施工，所以在过断层时比较容易处理；而掘进巷道道一般情况下在煤层中施工所以相对开拓巷道在过断层处理时相对较难。

（1）开拓及掘进巷道遇小型断层。一般可直接通过断层即可，只是需要加强支护，防止发生冒顶事故。（2）开拓及掘进巷道遇中型断层。如果是开拓巷道，一般情况下开拓巷道由于其承载的通风运输等职能，巷道要求平直，此时首先要判断断失煤层的位置，根据附近的地质钻孔、已掘巷道等资料判断前方一定距离内煤岩的顶底板标高，然后测定本巷道的顶底板标高，从而设计一个平缓的坡度，在加强支护的前提下直接通过断层即可。如果是掘进巷道首先要判断断层的落差和断失煤层的位置，然后改变巷道坡度进入正常煤层即可。如果巷道内连续出现多条断层，无法短时间内确定断失煤层的位置，则需要技术人员在一定距离外判断断失煤层的位置，以便减小岩巷的掘进量。判断断失煤层的位置可参考附近已掘巷道内的煤层位置、地质钻孔中的煤层位置，也可通过钻探的方法寻找断失煤层，在以上方法都无法确定煤层的位置时，也可考虑停止掘进断层一侧的巷道，改为从巷道的另一端向断层掘进。当巷道掘进到断层附近时，在合适的位置设计一个合理的坡度将断层两侧同一条巷道的 2个掘进头进行贯通。（3） 开掘工作面遇到走向断层。如果是开拓工作面，首先要观察断层面的顶底板破碎、导水、瓦斯情况，情况良好时可继续沿原设计方向掘进，要做好顶板支护；情况不好时应向左右拐弯穿过断层面，选择距断层面 15 m 左右的位置重新向前掘进。如果是掘进工作面一定要及时拐弯绕过断层，以减小岩巷掘进量，增加回采煤量，可将此断层设计到下一个回采工作面的煤柱之中。

2.2 回采工作面过断层方法

回采工作面过断层可采取调整采高或挑顶起底的方法，具体操作如下：当断层的落差小于或等于采煤机的最低可采高度时，采用破顶和破底的方法慢慢割碎围岩进入正常煤层。当断层的落差大于或等于采煤机的最低可采高度时，通过调整采高选择留顶煤或底煤的方法通过断层，然后再逐步恢复采高。在通过过程中遇到坚硬岩石时可采取炮采的方法通过。若在过断层期间发现断层落差较大或顶底板十分破碎难以推进时，要想办法避开危险区域，此时可选择重新开切眼，从情况良好的部位开始施工。

3 过断层期间的安全措施

（1）过断层期间的防治水工作。采掘工作面附近存在水害威胁时，一定要重视断层可能带来的灾害，尤其是有采空区积水或带压开采的工作面，断层能降低围岩的防控能力，采空区积水可能突破围岩进入工作面；断层也能将灰岩水通过断层面导入工作面。对于此类工作面一定要在日常生产过程中保证排水能力充足，防治水技术人员要定期进行涌水量观测，发现工作面有断层的第一时间内首先要判断断层是否导水，若为导水断层则要判断充水水源，从疏放积水、封闭通道、加强排水等方面综合防治，消除水害威胁。所有人员应熟悉透水征兆，在出现可疑情况时及时汇报给矿调度室，撤出可能受水害威胁人员，在排除水害威胁后方可施工作业.（2）过断层期间的顶板支护工作。采掘工作面在过断层时采用以下几种支护方式：加密支护、锚网喷的支护方式、架棚支护。（3）过断层期间的瓦斯治理工作。断层附近往往是瓦斯事故高发区域，如果处理不当会对工作面人员造成威胁。因此在过断层期间应指派专业瓦检员全程监测工作面的气体浓度，若发现异常应及时处理，必要时及时撤出现场人员。带班长及相关科室管理人员要携带便携式瓦检仪，随时对工作面的气体浓度进行监测，确保工作面安全。[3]

4 结语

通过简述煤矿井下断层的分类及影响，分析了不同工作面遇到断层时的通过方法，总结出煤矿井下采掘工作面过断层的技术方法和过断层期间的安全技术措施，为煤矿井下采掘工作面过断层提供了一定的技术知识。

参考文献：

[1] 陶昆，王向阳.煤矿地质 [M].徐州；中国矿业大学出版社，2013.

[2] 龙荣生，矿井地质学[M].北京：煤炭工业出版社，1991.

[3] 宋延力，魏巍.回采工作面过断层的处理方法 [J].山东煤炭科技，2005（4）

作者简介：

王 雷，男，1983年8月出生，2008年毕业于黑龙江科技学院采矿专业，工程师，现工作于龙煤鹤岗矿业有限责任公司新陆煤矿，主要从事采矿技术及管理工作。