煤矿井下采煤工作面过断层技术研究

煤矿井下采煤工作面过断层技术研究

张花荣

开滦能源化工股份有限公司吕家坨矿业分公司  河北省唐山市  063107

摘要：进入新时代，受社会发展的影响，带动了经济水平的提升。近年来，煤炭行业的发展越发迅猛。煤炭是世界上的主要能源之一，煤炭开采十分重要，但采煤作业过程却复杂危险。分析了煤矿井下采煤工作面过断层技术，目的是解决过断层的安全问题，以保证作业人员生命安全。

关键词：煤矿；井下采煤；采煤工作面；过断层技术

引言

综采工作面开采活动受到地质构造、巷道设计及顶板压力等多方面的影响，尤其是经过断层带时危险因素较多，如果不注意断层变化，很容易发生顶板大面积破碎的情况，随之引发围岩松动、煤柱煤壁片帮等问题，而且支架在回采过程中移架难度变大，支护作用不显著，最后有可能发生顶板下沉事故。

1常见的工作面过断层的开采方案

工作面过断层的开采控制方案与断层落差数值密切相关。通常情况下，在作业过程中，若目标位置的断层落差幅度较低、小于煤层厚度，断层区域岩石坚硬，机组无法正常推进，且目标区域无积水时，常用方案为先放松动炮。若工作面与断层存在交叉时，则需先对断层影响范围内机道顶板进行支护处理，确保支护结构强度满足开采需求。针对结构复杂的特殊断层，应根据现场条件确定最佳施工方案。当顶板处于溜子上面时，则应使用破底法方案开展作业。当断层处于工作面底部时，可直接使用机组仰采方案，在底部使用放松动炮的方式进行过断层作业。如果在勘探中发现断层落差较大，同时顶板出现较大程度的破碎时，安全隐患增大，通过论证分析，确实难以通过该断层，则需再次开切眼，避开危险区域，从断层结构完整区域进行施工。

2采煤工作面过断层的管理与防治

2.1水害防治

煤矿井下开采常常在高强压力下进行，也就是带压作业。这种情况下的开采极其容易受到水源涌出的威胁，是影响作业人员人身安全的重大隐患。因此，在开采过程中，相关部门必须严格做好预防、实时监控、备好应对措施等万全准备，以便在遇到小问题时及时制止，遇到大问题时能有序应对。在煤矿井下开采过程中，相关人员应进行提前勘探、计算与分析。一般会采用顺槽巷道对工作面具体情况进行探查，管理人员再根据探查结果合理选用开采方法，同时也重点关注对水害的防治工作，例如建立排水系统、定期排查清理管道等，确保进出水口正常流通。在挖掘过程中，如果遇到断层且接近地下含水层等复杂事故多发情况时，应先结合地质结构对含水层进行综合考察并做好防护隔断工作。此外，还应重点制定并采取防水排水措施，防止矿井渗水、积水、水流倒灌等威胁，避免由地下水冲刷、侵蚀进一步引发矿井坍塌事故。同时在过断层期间，相关工作人员要密切注意井内是否有出水预兆，如果出现雾气、墙壁凝水、空气变冷、湿度增加等反常现象，要及时向上汇报进行处理。如果出现重大危险预兆，应及时停止作业，组织工作人员暂时有序撤离。

2.2采煤工作面过断层的安全管理

由于部分区域的地质环境运动较为复杂，断层的变化存在一定的不规律性，在采煤工作面过断层工作的过程中，应积极开展对应的过断层安全管理工作，降低设备和人员在过断层过程中遭受意外因素影响而出现故障或风险因素的概率，以此提高整体煤炭开采作业效率。因此，在工作面通过断层时，技术人员在开展对应工作时应制定合适的安全管理方案，以此维护开采作业进度稳定有序。具体工作内容如下：

第一，在工作面采掘作业过程中，施工班组应时刻注意工作面支柱结构是否处于稳定状态，应杜绝出现空顶冒进情况，确保工作面作业的安全性。第二，施工班组在作业过程中应遵守采掘施工安全条例，还应增设安全观察员，积极落实对作业面安全问题的管理工作。在作业过程中，安全观察员应该针对出现的破损、离层、松动等问题进行指导，积极制定对应的支护方案，为进一步提高支护作业的安全工作效率，在支护方案规划时应联合技术人员采掘班组共同参与设计。第三，作业过程中应严禁在浮煤及浮矸位置架设支柱，对于开采过程中过度磨损的光头柱、损坏柱、失效柱应尽早替换，提高支护结构稳定性。第四，作业过程中，如果出现各类突发性事故时，需首先撤出采掘施工人员，随后启动应急方案，针对遭遇的事故类型进行分析与数据收集，同时将详细情况进行上报，在确保安全后，再恢复作业。第五，在采掘工作面作业时，需积极开展机电设备管理，定期检查作业面的各类机械设备，确保其始终处于良好的作业状态，避免机电设备性能出现问题，影响采煤作业的顺利开展。

2.3做好瓦斯监控与防治

断层地带的出现会打破瓦斯的原始流动平衡，使瓦斯浓度分布不均匀，引发瓦斯爆炸等危害,对矿井作业人员的生命安全造成威胁，因此，必须要加强对瓦斯的监控与防治。在实际的煤矿开采中，采矿企业需要安排专门人员做好瓦斯浓度检测，依据瓦斯涌出量决定矿井风量，对瓦斯超标地带进行通风疏散稀释。另外，要加强对回采区域的地势勘探,采取合适的钻探方法及时探明情况，并通过建立严格的、规范化的瓦斯监控制度落实相关责任。例如:要求管理人员随身佩戴瓦斯检测仪，随时随地监测井下瓦斯浓度变化，发现问题及时上报并组织人员有序撤离等。

2.4合理选择调整工作面与断层的夹角

煤矿井下采煤过程中，断层与工作面的夹角会直接影响到后续工作难度、过断层的时长和效率安全等，故而提前考察并选择一个合适的夹角十分重要。如果采煤工作面和断层相平行或夹角度数很小，就会使采煤巷道经过断层时裸露的相对易脱落岩层区域太大，增加钢梁支柱与优质木板损耗，增大顶板监控维护难度，从而进一步导致工作难度增大，危险系数上升。而采煤工作面和断层之间夹角越大，两者的交叉面积就越小，受到的影响相对较小，且可以大大降低维护顶板和支柱的难度。因此应适当合理微调采煤工作面的方向，使工作面与断层之间有一个合适的夹角。

一般情况下，将采煤工作面和断层间的夹角维持在20°～30°之间最为合适，进而在顶板较稳定的情况下安全高效地通过断层。但有时因为岩层脱落或水源涌出等因素影响，顶板稳定性会变得较差，此时将夹角设置为30°～45°更为合适。但这样会使采煤工作面的长度大幅增加，因此在实际运用中需要根据具体情况综合考虑各方因素进行选择。图1为采煤工作面过断层夹角示意图。

图1采煤工作面过断层夹角示意图

2.5提升技术人员操作水平

煤矿企业要注重技术人员的培训工作，冷静处理断层地带各种状况，提升技术人员的操作水平。掌握最新的设备应用手段，养成规范化的操作习惯。在开展工作之前，相关技术人员要做好设备的性能检查工作，核实工作面顶部是否松动、破坏或者分离。在实际工作中，要重点注意危险地带，严格按照规章流程进行处理，也要定期对工作人员予以考核和奖惩，这样才能使得相关人才队伍更为强大。

结语

采煤工作面过断层时不确定风险因素较多，需制定详细完整的施工技术方案，以此降低突发事故的危害性。为进一步确保采煤工作面过断层作业的安全性，煤矿企业应做好员工专业素质培训与基础作业规范制定，积极提升员工安全技术知识，构建完善的工程作业规范守则，保证施工安全。还应做好瓦斯及其他气体的监测与控制工作，针对水系丰富区域的采煤工作面还应做好地质勘察与数据报告整理，避免透水事故发生。

参考文献

[1]马鹏程.采煤工作面过断层破碎带注浆加固技术探析[J].当代化工研究,2020(7):82-83.

[2]华心祝,李志华,杨科,等.超长大采高综采面安全推过大断层合理方法研究[J].煤矿开采,2013,18(2):18-21+31.