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煤巷掘进迎头过断层及找煤技术方法摘 要：在煤矿沿煤作业中，在巷道中会经常遇到一些断层结构，正确判断断失翼煤层的位置，合理确定过断层方法及找煤巷道的方向和坡度，对煤矿安全生产有着至关重要的意义。本文就对煤矿沿煤掘进中，如何安全过断层及找煤做了简要分析。 关键词： 煤巷掘进 过断层 找煤 安全断层的形成，主要是因为当岩石受力超过其承受力里时，产生破裂，最后形成微隙，当许多微隙连在一起时，就形成一个断面层。断面层两侧会产生滑动，根据滑动的方向，断层可分为正断层、逆断层和平推断层。上盘下降，下盘相对上升的称为正断层，上盘上升，下盘相对下降的断层则称之为逆断层，断层两盘基本无上下相对运动，而沿着断层面在水平方向发生相对位移，以走向断距为主的断层，叫平推断层。一、过断层的方法 随着我国煤矿矿井开采的深度不断增加，目前工作面开采的地质条件越来越复杂，工作面过断层开采技术已成为我国必须研究的重大课题之一。因此，过断层的方式一般要遵循以下几个原则：看顶板的状况，如过顶板较好时，不破坏顶板，而以卧底为宜，挑顶卧底的坡度还应该要与辅助运输、皮带运输以及掘进机的使用等相协调适应；最后还要注意顶底板的软硬程度等。 1. 过小断层的方法这里介绍了后退挑顶法和后退卧底法两种方法，主要就是针对小断层来设计的，主要解决小断层、厚煤层的情况。 1.1 后退挑顶法这种方法适合于当断层面造成掘进施工方向上的煤层上移的时候。当挑顶至断层面的时候，巷道的顶部刚好到达断层面下盘的煤层顶板。可使用锚杆支护顶层，保证支护的稳定之后，便可继续向前掘进。如图1所示： 图1 后退挑顶法对比示意图 1.2 后退卧底法 这种方法适合于当断层面造成掘进施工方向上的煤层下移的时候。当卧底至断层面的时候，巷道的顶部刚好到达断层面的上盘的煤层顶板。可使用锚杆支护顶层，保证支护的稳定之后，便可继续向前掘进。如图2所示： 图2 后退卧底法对比示意图 2. 过大断层的方法 当煤矿巷道中遇到大断层时，其周围的岩石破碎松软，这时候，常规的方法和支护措施很难顺利通过，可以先用注浆的方法加固周围的岩石。具体方法如下，先导硐后注浆。因为巷道断面较小，周围岩石的松动圈小，这种情况采用小断面导硐能顺利通过断层破碎带。在小断面巷道过断层后，再在巷道内以2.0m的间距，按成巷后的设计断面轮廓线1.5m的间距，布置注浆钻孔，钻孔深度以到达围岩加固拱 三分之一的位置为准，见图3。 在施工至断层面10m左右的时候停止掘进，安装一个混凝土止浆垫，然后对迎头10m范围内的巷道喷浆进行封闭。然后从其前方，侧面，顶部和底部以一定角度打住浆孔，其深度和密度可根据具体情况而定。完成这些后就可以正常进行掘进了。图3 注浆孔布置图3. 过断层的的支护过断层的支护方式一般有锚网索喷浆支护与架棚支护，当煤层厚度超过巷道高度时，一般都会采用锚网索支护。但是当巷道遇到地堑、地垒等构造时，两断层间距在15m以内时，断层两侧除了打锚索来进行加强支护之外，还必须要架棚来加强对其的支护，以防断层间岩体滑落而导致巷道事故的发生。二、找煤层方法断层在形成的过程中，上下两盘沿着断裂面向 相反的方向运动，断层两盘在断层面附近的岩层、煤层被拉断，并受到对盘运动的阻力而与原岩脱离，被留在了断层面附近成了断层带充填物，并在断层运 动过程中不断地被粉碎和研磨。沿煤层施工的巷道遇到断层时，煤层被切断牵拉在断层带沿着煤层 运动的轨迹形成由厚逐渐变薄的煤线，煤线发育的方向就是另一盘的煤所在方向。每一个矿区内都有分布稳定、厚度变化不大的稳定岩层或煤层称为标志层。标志层间距较稳定，有了煤的方向，结合标志 层则可以判断断层的落差，从而找到断层另一盘的煤。1.层位对比法层位对比法是根据巷道揭露的断层另一盘的岩层层位，结合产状来判断断层性质和地层断距的种方法。当煤系标志层明显时，是一种即有效又简便的方法，在煤矿中被广泛应用 。在开采煤层群的矿井中，由于断层常把不同煤层错接在一起，因此在沿煤层掘进巷道时，断层不易识别，巷道容易窜层，以致造成开采顺序上的失误。在这种情况下，要特别注意掌握各煤层的特征，时刻留意煤层的结构、厚度、包裹体和顶底板岩性的变化 ，准确鉴定巷道的掘进层位 。只有这样才能及时地确定断层的位置、性质和断距。 2. 构造形迹判定法构造形迹判定法是根据与断层伴生和派生的小型和微型构造来判断断层性质的一类方法。这些小型和微型构造，在成因上与断层相互联系，在分布上与断层彼此伴随。不仅是断层存在的标志，而且是判断断层性质的依据。断层主要的伴生、派生形迹有以下几种：21牵引褶皱靠近断层附近的煤、岩层，由于受到断层两盘相对错动的拖曳，常发生明显的弧形弯曲，这种弯曲称为牵引褶皱，亦称引捩褶皱或拖曳褶皱。一般情况下，牵引褶皱弧形弯曲的突起方向指示本盘 (牵引褶皱所在盘)的运动方向。在利用牵引褶皱确定断层错动方向时，最好利 用煤层顶板或底板中的牵引褶皱，只有 当条件不许可时，才能利用煤层层理所显示的牵引褶皱。22 羽状节理 指分布在断层面的一侧或两侧，并与断层 面斜交呈羽状排列的节理。羽状节理是由断层两盘相对运动派生的局部应力场的产物。其特征是不切割断层面，并随着远离断层面逐步减弱而消失 。羽状节理与地质力学的人字型构造，无论在成 因上或组合形式上都十分相似。可以这样说，羽状 节理是一种小型的人字型构造。人字型构造是指由 高序次的主干断裂和旁侧的低序次分枝断裂和褶皱 组合成 “人”字形状 的构造形式。若分枝构造属压性或压扭性，其与主干断裂所夹锐角尖端，指示对盘的运动方向；若分枝构造属张陛或张扭性，其与主干断裂所夹锐角尖端，指示本盘 的运动方向。利用羽状节理或人字型构造判断断层运动方向时，关键是要善于识别羽状节理和分枝构造，并能准确鉴定其力学性质。23 帚状构造指分布在主断层旁侧，一端收敛，另一端撒开的一组小型弧形破裂面。和羽状节理一样，也是由 断层两盘相对运动派生的局部应力场的产物；所不同的是形成帚状构造时断层带岩体受力不平衡，曾发生过局部旋转。因此，只要现场查 明帚状构造的力学性质，就可确定帚状构造的旋扭方向，并进而 判断断层的旋扭方向，确定断层 的性质。24 擦痕和阶步 指断层两盘相对错动的断层面上留下的痕迹。一般情况下，擦痕由粗而深到细而浅的方 向，或用 手顺擦痕轻摩手感光滑的方向，指示对盘 的运动方向。阶步由缓坡至陡坡方向，或陡坡的倾向，指示 对盘的运动方向；阶步则与之相反。25 断层泥与断层角砾 被断层带内的煤、岩层碎块和粉末称为断层角砾和断层泥。煤层 的断层或标志层的断层角砾 和断层泥，只能分 布在曾经错移过的一段距离内，而且越远，粒度越细，数量越少。因此 、追踪断层带的角砾、标志层角砾和粉煤线，就能找到断失翼 的煤层。26 平行小断层 与主断层伴生，且产状一致 、性质相同的小断层，是同一应力场下产生的一组位移幅度不 同的断 层面。这些小断层的性质在巷道中一目了然，因 此，根据平行小断层 的性质就可确定主断层的性质。3.经验推断法这种方法与小断层类比法基本相同。当一个矿井的断层大部分是正断层或逆断层时，可以利用这 种规律推测新断层的性质。这种方法在构造比较简单地区较为实用。4.对比分析法将掘进巷道揭露的断层填绘在相关图件上，对 比已产生巷道揭露的断层，是否为已揭露的断层资料的某条断层的延展部分。如果二者产状相同，且 又能连接，则可能是该断层的延展部分，其性质必 然相同，煤层被断失的方向也就可以确定。5.生产勘探法利用其他方法难以判明断层性质或为了证实判 断的准确性，为生产布置提供确切的断层资料，可 以采用井下钻探或巷探和井下物探等技术手段。布 置钻探或巷探，必须在对断层研究判断的基础上进行，避免盲 目施工造成人力、物力浪费。综上所述，寻找断失翼煤层的各种方法都有一 定的适用条件和局限性。在实际工作中应强调各种 方法的综合应用，以便相互补充和彼此验证。三、过断层的安全措施煤炭掘进时，遇到断层情况是不可避免的，意外总是发生于我们大意之时，加强工作人员的施工安全意识是非常重要的，当然更重要的还是煤炭掘进时的工作环境，要做好对员工的安全保障措施，主有以下几个方面： 1.加强煤矿地区的地质调查工作,仔细浏览地质资料,制定出具体的施工方法与安全保护措施。 2.严格坚持敲帮问顶制度,并让另一人在旁边监护，及时找出悬矸危岩,并用临时支护连接实顶。 3.尽量减少围岩暴露的时间,争取一次成巷。 4.保证支护设备的质量，能有效的连接实顶。 5.要坚持使用前探梁临时支护与逼迎面墙装置等,严禁空顶的作业。凡是没有使用前探梁等临时支护的工作面应该立刻停止作业。临时支护要紧跟迎头,放炮过后一定要及时将前探梁转移到工作面迎头,务必使工作人员在坚实的前探梁等临时支护的掩护下进行施工，使他们的安全得到保障。 6.正确使用支护方式。在选择支护方式时要充分考虑到顶板的岩石性质和支架的承载能力。首先必须用锚杆支护加固顶板，使之成为一组合梁，来增强其强度，保持它的完整性。然后再用支架来支撑顶板。 7.事先装备防倒棚装置，以免造成冒顶事故。 8.严格的按照施工方法来进行巷道支护。使用棚架来支撑巷道时，必需要用拉杆或者撑木，当岩石较硬时防止炮轰崩倒棚，可用锚杆配合铁板固定两棚腿，每棚腿固定一道，使棚架成为一个整体，防止倒棚，以免造成冒顶事故；当遇到断层面时要缩短棚距。 9.需要爆破时，合理的选择爆破参数，控制好装药量, 掏槽眼尽可能靠近底板, 加大支护密度，减少对围岩和顶板的震动和破坏,保持围岩的稳定性和顶板的完整性。 10.在施工中要严格执行操作的规程，在交接班和安全检查制度的时候,要随时注意周围的巷道的状况，发生变化时,要及时上报和处理。 11.到遇到地质变化时，需要改变支护措施，这时候，施工人员不得随意改变，要上报审批后才可以按照制定措施来施工。四、结