现代煤矿巷道断层的识别与处理.pdf

当代化工研究 Modem Chemical Research92 技术应用与研究 2020・门 现代煤矿巷道断层的识别与处理 *王珂杜云杰 （山西煤炭进出口集团山西凌志达煤业有限公司 山西046600） 摘要掘进巷道的过程中识别断层是一项重要的基础工作，不仅可以获取可靠地质资料，也为工作面的的安全生产提供保障。以1510215102 工作面顺槽为研究对象，根据揭露断层时的预兆，研究总结了现代煤矿巷道掘进时断层的识别方法以确定断层性质，根据巷道的用途提出 处理断层的方法以及巷道加强措施，为巷道掘进提供参考” 关键词巷道掘进；断层识别；断层处理 中图分类号T T 文献标识码A A Ident ificat ion and Treat ment of Fault s in Modern Coal Mine Roadways Wa n g Ke, Du Yun jie Sh a n xi Lin gzh id a Co a l In d ustr y Co ., Ltd ., Sh a n xi Co a l Impo r t a n d Expo r t Gr o up, Sh a n xi, 046600 Abstract In the process of tunneling, fault identification is an important basic work, which can not only obtain reliable geological data, but also provide guarantee far the safe production of the working face. Taking the gateway of 15102 working face as the research object, and according to the omen when revealing faults, this paper studies and summarizes the identification s of faults in modem coal mine roadway excavation to determine the nature of faults, and puts forward the s of treating faults and strengthening measures of roadways according to the usage of roadways, which can provide reference for roadway excavation. Key words tunnel excavation fault identification fault treatment 1背景 现代煤矿一些大的构造基本上全部识别，但是由于勘 探的局限性，一些小断层在未采掘之前还没有发现，因此有 必要研究小断层的识别方法。断层是地壳受力发生断裂，沿 断裂面两侧岩块发生的显著相对位移的构造。一般情况下， 掘进巷道时以下现象预示着断层的出现（1）巷道中的煤 岩层发生错位；（2）煤矿巷道的煤岩层中有层序重复、层 序错乱、煤岩层缺失等现象；（3）煤矿巷道内煤岩层的硬 度、煤岩成分、厚度、光泽等性质发生改变等；（4）煤岩 层的产状与其他岩层不一样，发生大规模的明显变更。 凌志达煤矿目前正在开采15102工作面，掘进工作面顺 槽时揭露了7条断层，断层两盘相对移动时产生破裂带，破 裂带的大小对于巷道掘进以及工作面的开采有很大的影响。 由于凌志达煤矿开采历史悠久，地质条件复杂，采用单一的 方法识别断层有很大的局限性。因此，本文采用以下几种常 用的方法巷道掘进时遇到的情况综合判断分析断层的性质。 2.煤矿巷道掘进中断层的识别分析 掘进巷道时识别断层不仅可以指明巷道下一步的掘进方 向，而且有助于采煤工作面快速过断层。快速识别断层有以 下几种常用的方法。 ⑴层位对比法 运用层位对比法可以快速判断出掘进过程中断层的倾 角和落差，而且相对比较简单。层位对比法主要是根据煤岩 层的岩性（如岩层厚度、强度等）进行判断。如15102工作 面运输顺槽沿15煤顶板掘进（图1）,运输顺槽348m处遇断 层，遇断层后另一盘岩性为泥岩，将此与距断层相隔20m的 钻孔进行岩性对比，确定此岩层为厚0. 8m的15号煤层的直接 顶，据此可以识别断层的性质和落差，同时也为巷道的掘进 指明了方向。 ⑵断层破碎带特征法 断层形成过程中，常常会伴随着生成一些小构造，可以 依据这些现象来判断断层的性质及落差①羽状断裂；②牵 引褶曲；③断层擦痕；④断层角砾岩；⑤平行小断层。根据 这些现象可寻找失煤的方向，为巷道掘进指明方向。 图1层位对比法识别断层 ⑶规律类推法 凌志达煤矿具有较长的开采历史，在开采的过程中， 积累了大量的地质资料。15101工作面回风顺槽掘进至650- 793m段时揭示F48逆断层，分析和整理地质资料不难发现 15102运输顺槽掘进至650m时，可能会揭露一逆断层。实际 掘进过程中在运输顺槽630m时逆断层（如图2所示）。 掘进巷道新揭露断层时，根据断层的产状填绘到现有的 当代化工研究 qq Modern Chemical Research 7 D2020 门 技术应用与研究 剖面图或平面图中，与已知的断层的产状对比分析，可大致 推断出新断层的性质、落差及延伸长度。从而提出过断层的 方法以及具体措施，保证工人的施工安全。 ⑸地质雷达识别断层 地质雷达根据电磁波在不同介质中传播的速度不同，判 断断层的位置以及断层的性质、落差等。相比于其他几种识 别断层的方法来讲，地质雷达更倾向于预测断层。因此，在 开始掘进巷道时可以先用地质雷达进行探测，更有利于巷道 的快速安全掘进。 3. 煤矿巷道掘进中断层的处理 根据巷道用途不同以及断层的性质，合理选择不同的处 理方式。一般采用改变巷道的掘进方向或者是改变巷道的掘 进坡度。无论选择何种方式都必须做到不影响巷道的使用功 能、少丢煤和少掘岩巷，同时确保过断层时的施工安全。特 别是当巷道由逆断层下盘向上盘通过和由正断层上盘向下盘 掘进时，要加强支护与顶板控制，防止煤层顶板冒落。 确定断层的落差及倾角后落差较大时，可改变巷道的掘 进方向，退后一定距离，沿煤层作切眼，重新布置工作面； 落差较小时，采用降低或加大巷道掘进坡度过断层，寻找另 一盘煤层。落差比掘进巷道高度低或相差较小的断层，采用 卧底和挑顶相结合的方法来降低和加大巷道坡度。 4. 支护措施 ⑴支护形式 采用锚网索支护下架设矿工钢棚进行复合支护。 ① 锚网索支护 顶锚杆采用左旋无纵筋高强度螺纹钢锚杆0 20mm, 长度为2400mm；帮锚杆采用左旋无纵筋高强度螺纹钢锚 杆420mm,长度为2000mm；锚杆托盘的为长X宽 17. 8mmX 5000mm的锚索，托盘300mmX 300mmX 16mmo锚索排距为2000mm,每排一根，预拉力达 到150KNo先放入一支MSK2335树脂锚固剂，后放入两支 MSZ2360树脂锚固剂，锚固长度1550mm,锚固力达到300KN。 钢筋经纬网采用04.5mm的冷拔铁丝制作，规格为长 X宽2000n n n X 1400mm,网格为l OOmmXl OOn n n。巷道顶、帮 部铺设钢筋网，相邻网要压茬搭接，搭接宽度不小于100mm, 并用16号铅丝隔孔相连，间距不大于200mmo ② 矿工钢棚支护 选用12矿工钢进行支护，棚梁长度4300mm,宽120mm, 棚腿长度4000mm。棚距中至中1000mm,上口4000mm,下口 4600mm,净垂高3880mm 架棚工序如下综掘机掘进或爆破作业后出一半煤或 肝；安全检查并进行敲帮问顶，前移临时支护，用高梯和架 板搭设临时工作平台，对顶、帮部进行锚网支护；测量好底 口和棚距后开始打柱窝，柱窝必须打到实底上；4人抬棚腿 到工作面，临时用10铅丝把棚腿固定在顶锚杆或顶网上， 并用两人扶稳，然后再去抬另一根棚腿和棚梁，固定好后， 利用临时搭建好的工作平台，4人先上棚梁一头并卡好， 再上另一头，架好后观察棚梁是否水平以及迎山角是否合 格，并及时调整；在棚梁上铺一层钢筋网片，开始用扯木以 “井”字型木垛绞顶背帮，棚腿之间用4根撑木撑紧。 支护要求如下矿工钢棚必须严格按照巷道的中线进 行架设，架设棚腿时柱窝深度不得小于150mm。棚腿之间用4 根撑木撑紧4根撑木均匀布置，棚腿应紧贴围岩，若后 空时，要用木料将帮部背实、绞紧。棚梁应水平架设，架设 时用木料以“井”字型木垛填充并绞实、背牢。勾顶、背帮 时，木料要紧贴围岩，不得松动或空帮空顶，顶部和两帮的 背板应与巷道中线平行，其数量和位置应符合支护要求。 ⑵注意事项 ① 在掘进过程中，应缩小循环进度，采取短掘快支的 方式进行作业。循环进度由原来1200mm变更为1000mm,最 大空顶距为1400mm,最小空顶距为400mm；循环进度变更为 600mm,最大空顶距为l OOOn n n ,最小空顶距为400mm。掘够一 个循环距离后即开始打注锚杆进行永久支护，矿工钢棚紧跟 迎头架设。 ② 超前临时支护临时支护采用3根长度不小于3000mm 的10槽钢进行超前临时支护。 ③ 掘进过程中若构造在工作面前方较为发育，顶板及围 岩比较破碎，本措施中的支护形式不能满足要求时矿工钢棚 棚距缩小为600mm,同时应根据围岩条件补打锚杆、锚索。 ④ 当工作面迎头顶帮围岩完整、煤层赋存稳定，在生 产技术通风部、安全管理部等相关部室现场确认已通过构造 后，方可按照原作业规程规定的循环进度及其他相关要求进 行正常作业。 5.结论 以凌志达煤矿15102工作面顺槽掘进时揭露的断层为研 究对象，研究了识别断层的一些常用方法，包括层位对比 法、规律类推法、作图分析法等。根据断层的性质及落差提 出改变巷道的掘进方向或者改变巷道坡度以通过断层的方 法。 【参考文献】 [1] [1] 李延伟.现代煤矿巷道掘进中断层餉识别方法分析[J].[J].内 蒙古煤炭经济,2015 03 2015 03 197201.197201. [2] [2] 曹子文.煤矿巷道掘进中断层的识别方法[J].[J].山西煤炭管 理干部学院学报,2013, 26 03 2013, 26 03 38-39.38-39. [3] [3] 张亚文.煤矿巷道掘进中断层识别方法研究[J].[J].山西焦煤 科技，2010, 34 09 ，2010, 34 09 33-35.33-35. [4] [4] 唐海，周义.煤矿掘进巷道断层识别[J],[J],矿业工程研究， 2009, 24 0447-50.2009, 24 0447-50. [5] [5] 侯守道.煤矿掘进工作面小断层识别及处理[J].[J].煤矿开釆， 2007 02 2007 02 19-203 19-203 [6] [6] 刘传孝，蒋金泉,杨永杰.断层特征参数地质雷达探测与识 别的应用研究[J].[J].岩土力学，2004 05 2004 05 832-83483832-83483 【作者简介】 王珂 1989-1989-, ,男，汉族，山西长治人，本科，助理工程 师，山西煤炭进出口集团山西凌志达煤业有限公司；研究方向采 矿工程.