浅谈煤矿掘进快速过断层技术与支护安全

（山西灵石华苑煤业有限公司山西灵石，山西 晋中 031300）

浅谈煤矿掘进快速过断层技术与支护安全

张鸣庆

（山西灵石华苑煤业有限公司山西灵石，山西 晋中 031300）

随着我国经济的迅速发展，国内对煤矿的需求逐渐增大，而且我国的煤矿资源也比较丰富，让煤矿业也随之得到了发展。为了实现煤矿掘进能够高效且安全，确保矿井生产能够接替正常，就要不断提升掘进机械化装备的水平，尽量避开断层结构，从而降低断层结构对煤矿掘进的影响力度。

过断层；支护；掘进

引言

形成断层的原因有很多，但其主要的原因还是在采矿中，人为破坏了原有岩层结构，导致原有岩层所需要承受之力远高于本身所受之力的极限，引发岩层结构的破坏或者破裂，最终形成了岩层裂缝，而当破坏达到一定程度，所产生的裂缝就会相互连接，进行生成了断层面。

一、 断层预测技术

在进行掘进的时候，另一盘煤岩层的变化时常都会由前方隐伏引发，例如当断层具有较大落差时，断层另一盘煤层就不能被直接看到，所以，进行断层性质以及断距的判断以便于断失翼煤层的寻找，这也成为了一些掘进方的关键所在。在实际的掘进工作中，可以采取的方法具体分别为以下几种：

（1）煤岩层层位比较法：该方法需要根据矿井标志层和煤层及其顶底板的特征，对比分析出巷道已经揭露断层的两盘煤岩层，从而判断出断层性质以及其断距，并根据其判断结果进行断失翼煤层的寻找。

（2）断层面构造特征法：在形成断层的过程中，牵引褶曲、羽状的断裂、平行的小断层、断层擦痕以及断层砾岩往往都会出现在断层面及其附近两侧，因此可以利用这些所产生的构造特征判断出断层性质的，同时也能推断出断失煤层方向。

（3）规律类推法：可以通过查看当前矿区目前已有的丰富地质资料，从而帮助推断新揭露断层性质，进而帮助断失翼煤层的寻找。

（4）作图分析法：就是在剖面和水平切面或者是煤层底板等高线图上填绘出新揭露的断层，并将其和同一煤层的邻近巷道已掌握的断层资料相互联系和对比，也可以和邻近煤层的同一水平巷道相联系和对比。当已揭露并证实的断层产状与之对比的断层产状大概一致，同时在高线图上有能得到连接，那么就可以大致判断出该新断层或许是之前就早已查明的断层的延伸，这就是利用已有的相关资料进行新揭露断层性质以及大致落差的确定。

（5） 生产勘探法：定期分析出当前所有机掘巷道的地质条件，根据对比钻探和物探以及层位，或者邻近巷道断层赋存等方式，进行准确预测出下个月掘进施工中可能会遇见的地质结构的，并通报出其断层落差和产状、走向以及其岩性等相关信息，然后根据其预测做好机掘巷道的超前预防工作。

在实际生产的时候，通常都会使用到上述的几种方法进行综合性的分析和判断，这样才能相互补充，得出更加精准的信息，并加以验证，防止因为不恰当的判断处理断层，进而引发出现安全问题和无效进尺现象，从而促进煤矿的快速掘进。

二、 快速过断层技术

以断层特征为依据，同时结合和巷道顶底板岩性的差异，需要一次性通过断层的时候就利用提前挑顶或者卧底的方式进行，如果有些地方出现硬岩露头，那么就应该将其周围部分进行截割，并让其坠落。但是当综掘机在截割岩的过程中，不能够进行超负荷工作。机器在行走过程中，不能进行切割操作，这样要求的目的是为了避免出现切割载荷加大，进而损坏切削减速机。在进行切割的过程中，尤其是在切割硬岩的情况下，要保持良好的铲板和后支撑接地状态，并使得其振动减少，避免截齿超前磨损现象的出现，影响切割效率。切割头只有在旋转状态下，才能进行截割岩。切割头不能带负荷启动，其推进速度一定要保持在合理状态，不能太快，严禁出现超负荷运转的现象。当切处在最低工作位置的情况下，割头一定不能将铲板抬起。

掘进面在过断层的过程中，尤其是过下压正断层的时候，采用的方法可以是后退卧底法，也就是下盘卧底和挑顶上盘，施工过程中需要按照腰线的设计严格进行，这种方法通常是在小断层和厚煤层的开采中使用的过断层施工方法。当煤矿开采所产生的断层面引发位于掘进施工方向上方的煤层出现下移的时候，用该种方法就可以很好的解决过断层技术的问题，而且使用该卧底技术，可以让掘进巷道顶部和断层面的上盘煤层顶板相互契合，让掘进工作得以顺利进行。与此同时，还需要适当使用如锚杆和架棚等的护顶工具，实现顶层支撑的作用，在下盘巷道超高的位置及时进行补打锚网的支护，上盘挑顶掘进，同时也要确保其巷道的高度，并且需要补打锚索加强两盘结合处的支护。

当掘进面需要过上跳正断层的情况下，可以采用直接割顶法，也就是利用综掘机直接把下盘煤、上盘顶板跳至到下盘或顶板，并可根据断层落差来进行卧底量的确定，从而避免在施工中因为下盘煤层冒顶而导致冒落伤人的现象出现。

在掘进的时候，时常都会遇到这样的断层，即具有较大硬度的岩石和较大的落差，但是为了在快速过断层的同时又不造成综掘机的损坏，这就需要综掘机预测和预报巷道地质额准确率不断提升。下坡断层，在进行提前的破底施工的时候可以依断层落差按照坡道，一旦掘到断层的另一盘的时候，掘进面会为全煤。上坡断层，提前挑顶施工就需要根据断层落差并按照坡度进行，当掘到断层的另一盘的时候，掘进面也会是全煤。不断优化和完善综掘机过断层的施工工艺，进而防止出现综掘机截割坚硬顶板岩石的现象，进而让其过断层的时间得以缩短，同时也对综掘机炮头和截齿进行了有效保护。

三、 断层支护安全

断层带围岩破碎，因此需要进行有效的断层支护，可以利用现有的支护材料。临时支护就是利用综掘机液压系统所进行的综掘机临时支护托梁器的自行研制，作为临时支护的方式，也就是利用截割头和托梁器托钢带相结合，而且因为液压机械和电控双闭锁是综掘机的截割头所采用的装置，因此可以提升临时支护的可靠性和安全性，而且相比传统前探梁的临时支护方式，该种临时支护更突显出它所具有的安全可靠，此外还能够有效降低施工人员的劳动强度。永久支护，其巷道的净宽为3.5m，净高度为2.4m。经计算可知，锚杆需要选择全螺纹为1200mm×2200mm等的强锚杆。其顶板锚杆之间应该是800mm×800mm的排间距，帮间排距则是800mm×900mm，锚杆方式是树脂加长锚固。采用M型钢带的顶板支护，长为3500mm,宽为140mm，厚度为50mm；两帮钢带也是采用M型钢带，长为2100mm,宽为140mm，厚度为3.25mm。其托盘是采用厚度为10mm，并且能相配于M型钢带的强度型号的专用托盘，面积应该大于110cm2。锚索长为6.0m，并相配于12号槽钢托梁且不低于0.8m，锚索应该以1600mm×2000mm来布置其间距，在复合顶板和断层破碎带处布置锚索五花。采用新式钢筋塑料的复合网作为其金属网，型号需要相配于掘进的循环进尺，50mm×50mm应该是网孔规格，进行联网的联接应该采用14号的铁丝双股，每联接一处则需要间隔200mm。

结语

总而言之，在煤矿掘进过断层中，既要不断优化其相关技术方法和施工工艺，并且因地制宜的采用合理的技术，确保矿井正常顺利进行，也要合理加强支护，以确保掘进安全。

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[5]马利.岩巷机械化快速掘进技术及其在邢台矿区的应用研究[D].中国矿业大学(北京)，2012.

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