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        煤礦掘進(jìn)迎頭過斷層技術(shù)的研究

        2012-04-29 05:30:10鄭少賓李世強(qiáng)
        科技資訊 2012年20期
        關(guān)鍵詞:臥底斷層頂板

        鄭少賓 李世強(qiáng)

        摘 要:近年來,隨著我國煤炭年產(chǎn)量逐年遞增,煤礦井下采掘作業(yè)面也隨之向縱深發(fā)展。在礦井巷道掘進(jìn)的過程中,經(jīng)常會遇到斷層,由于斷層的存在會對正常的掘進(jìn)工作造成一定的影響,為此,必須采取相應(yīng)的措施穿過斷層,以確保安全高效生產(chǎn)?;诖它c(diǎn),本文首先闡述了煤礦井下斷層的形成機(jī)理及影響,并在此基礎(chǔ)上對煤礦井下掘進(jìn)迎頭過斷層技術(shù)進(jìn)行研究。

        關(guān)鍵詞:煤礦巷道掘進(jìn)過斷層技術(shù)

        中圖分類號:TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0102-01

        1煤礦井下斷層的形成機(jī)理及影響

        (1)斷層的形成機(jī)理。

        通常情況下,當(dāng)?shù)V井內(nèi)的圍巖受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其自身強(qiáng)度時,巖體便會逐漸出現(xiàn)破裂,這種破裂情況在初始的過程中會呈現(xiàn)出細(xì)微的裂隙,隨著外力的作用和時間的推移,這些裂隙會緩慢發(fā)展,并相互聯(lián)合,最終會在巖體上形成一條破裂面,在破裂面兩盤相互滑動之間便會形成斷層面。斷層主要分為兩種,一種是正斷層,主要是指斷層上盤相對下盤沿著斷層面向上滑動的斷層。這種斷層具有以下特點(diǎn):破碎程度一般不太強(qiáng)烈,常出現(xiàn)在45°以上的位置處,并以60°~70°最為常見,形成的速度較為緩慢,斷層帶的發(fā)育相對較窄;另一種是逆斷層,具體是指上盤上升下盤下降的斷層。該斷層的特點(diǎn)是常出現(xiàn)在45°以下,以30°左右的位置處最為常見,伴隨著強(qiáng)烈的擠壓呈現(xiàn)出破碎狀態(tài),斷層帶的發(fā)育相對較寬。

        (2)井下巷道斷層的影響。

        在煤礦井下的采掘過程中,斷層的存在會對采掘工作面以及巷道的布置造成一定的影響,為此,通常都會將落差較大的斷層作為采區(qū)的邊界。而在采區(qū)范圍以內(nèi)的斷層一般落差都相對較小,主要以Ⅱ、Ⅲ級斷層為主,但這類斷層也會對采掘工作面及回采巷道的穩(wěn)定性造成非常嚴(yán)重的影響。根據(jù)大量的研究結(jié)果顯示,斷層在采動的影響下極有可能出現(xiàn)活化現(xiàn)象,這會導(dǎo)致煤層的頂板巖層難以控制,特別是在采區(qū)斷層發(fā)育特征較為明顯時,其對礦壓分布規(guī)律的影響更加顯著。通常情況下,在巷道掘進(jìn)和維護(hù)時,斷層下盤最接近斷層面的位置處極容易出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象。當(dāng)掘進(jìn)至斷層影響帶時,會出現(xiàn)較大的圍巖變形,這給支護(hù)造成了一定的困難。為此,安全通過并對斷層進(jìn)行有效處理,對于確保井下安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

        2煤礦井下掘進(jìn)迎頭過斷層技術(shù)的研究

        2.1 斷層的判斷方法

        (1)在斷層相對較小且小于井下巷道的高度或煤層厚度時,其在巷道的揭露過程中很容易被發(fā)現(xiàn),此時,可通過直觀判定法來確定斷層的具體位置。

        (2)如果斷層的實(shí)際落差較大且大于巷道高度及煤層厚度時,那么很難在巷道揭露的過程中準(zhǔn)確判定出斷層的位置,此時可采取以下方法確定斷層位置:其一,采用煤巖層對比法來尋找斷層,并對其產(chǎn)狀加以判定。按照巷道揭露過程中煤層頂板的實(shí)際情況,確定揭露的巖石為煤層的頂板或是底板,以此來判定斷層的具體位置;其二,采用標(biāo)志層法確定斷層的產(chǎn)狀及其位置;其三,標(biāo)高對比法。通過巷道前方及周圍標(biāo)高與迎頭標(biāo)高進(jìn)行對比,借此來確定斷層產(chǎn)狀及其位置;其四,鉆探法。通過在巷道的頂板或底板上進(jìn)行鉆探,可準(zhǔn)確探查出斷層的產(chǎn)狀及其位置。

        2.2 巷道過斷層施工技術(shù)

        (1)平巷過斷層。在對井下水平巷道進(jìn)行掘進(jìn)的過程中若是遇到斷層,可采取巷道轉(zhuǎn)彎法來尋找斷失煤層。具體方法如下:在水平巷道掘進(jìn)到某一點(diǎn)時,突然發(fā)現(xiàn)煤層丟失,經(jīng)過判定以后確認(rèn)該斷層為一條傾向斷層。如果是在斷層帶巖石的壓力較小,且沒有瓦斯及水等威脅的前提下,那么可以沿著斷層進(jìn)行掘進(jìn),直至進(jìn)入另外一盤煤層即可;如果是在斷層帶周圍巖石破碎情況嚴(yán)重壓力較大且存在瓦斯和水等威脅的前提下,那么就不能緊貼斷層對巷道進(jìn)行掘進(jìn)施工,應(yīng)當(dāng)由巷道穿過斷層并進(jìn)入到另一盤巖層以后,拉開10m~15m的距離,然后再平行斷層走向上通過挖掘石門尋找另一盤煤層。

        (2)傾斜巷道過斷層。在巷道掘進(jìn)的過程中,當(dāng)上山或是下山時遭遇斷層,可采取改變巷道坡度法來尋找斷失煤層。在過落差小于煤層厚度的斷層時,如果斷層落差較小,可采取挑頂和臥底相結(jié)合的辦法尋找另一盤的煤層;如果斷層的落差較大,為減少巷道挖掘并避免丟煤,則可以采用短石門進(jìn)入到另一盤煤層當(dāng)中。

        (3)過大斷層的方法。當(dāng)掘進(jìn)過程中遇到較大的斷層時,如果斷層附近的巖石呈現(xiàn)出松軟破碎的狀況,若是仍然采用常規(guī)的方法和支護(hù)措施是很難順利通過該斷層的,為了能夠順利通過,可采用注漿法對斷層周圍的巖石進(jìn)行加固。具體方法為:在掘進(jìn)至斷層面10m左右的位置時停止掘進(jìn),并安裝混凝土止?jié){墊,隨后對迎頭斷層10m左右的范圍內(nèi)進(jìn)行噴漿封閉即可。

        2.3 過斷層支護(hù)

        過斷層支護(hù)是確保安全掘進(jìn)的重要環(huán)節(jié)之一,在實(shí)際施工過程中,可采取以下幾種支護(hù)方式:其一,當(dāng)井下巷道內(nèi)的頂板為基巖且完整穩(wěn)定,而兩幫為煤層時,可以采用矩形錨網(wǎng)噴支護(hù);其二,當(dāng)井下巷道全部位于巖層中,并且圍巖比較穩(wěn)定,可采取拱形封閉錨網(wǎng)的方式進(jìn)行支護(hù);其三,在巷道圍巖發(fā)生異常破碎或是對頂托煤層進(jìn)行施工時,應(yīng)采用架棚支護(hù);其四,對于架棚巷道可采用煤礦專用的11#工字鋼制作成支架,棚間距可為1m的對棚或0.8m的單棚,在墁頂位置處鋪設(shè)金屬網(wǎng),并進(jìn)行可靠連接;其五,采用錨網(wǎng)噴支護(hù)過斷層時,如果是由于臥底造成巷道過高時,應(yīng)施工1~2排撐幫柱,這樣有利于確保兩幫安全穩(wěn)定,避免折幫的情況發(fā)生;其六,當(dāng)架棚巷道臥底時,可以采取棚下棚的方式進(jìn)行支護(hù),或是在原有的架棚支護(hù)不動的基礎(chǔ)上,對棚腿進(jìn)行固定,在臥底兩幫然后用混凝土進(jìn)行澆筑,以此來確保棚腿穩(wěn)定。

        2.4 注意事項

        在掘進(jìn)過斷層破碎帶時應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn):其一,應(yīng)遵循敲幫問頂?shù)脑瓌t,并及時鑿除懸矸位置處的危巖,同時應(yīng)采用前探梁等臨時支護(hù)技術(shù);其二,應(yīng)當(dāng)盡可能減少空頂距離,并縮短圍巖暴露在環(huán)境中的時間,最好是一次成巷;其三,應(yīng)加大支護(hù)的強(qiáng)度和密度,如有必要可采用復(fù)合支護(hù)的形式進(jìn)行支護(hù);其四,若是斷層帶較為破碎,在爆破時應(yīng)當(dāng)控制好藥量,這樣能夠降低對圍巖結(jié)構(gòu)的震動和破壞;其五,當(dāng)煤層位于斷層上方且頂煤較為破碎時,應(yīng)當(dāng)采用超前錨桿支護(hù)的方法避免頂煤層發(fā)生冒落;其六,應(yīng)對構(gòu)造變化帶的地質(zhì)詳情進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查,并以此為依據(jù)制定相應(yīng)的安全措施和施工方法;其七,應(yīng)合理使用防倒棚裝置,避免倒棚冒頂引發(fā)安全事故。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 陳艾.復(fù)雜條件下大斷面煤巷過斷層技術(shù)[J].煤炭工程,2011(4).

        [2] 馮文華,陳景軍,賈壇彬.輕放工作面大傾角俯采過斷層技術(shù)研究與實(shí)踐[J].煤炭企業(yè)總工程師專題研討會論文集,2009(6).

        [3] 陳長春,周騰飛.淺議煤巷據(jù)進(jìn)工作面過斷層技術(shù)及安全措施[J].中國科技博覽,2011(29).

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