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[摘 要]无论是回采工作面，还是掘进工作面，都会受到断层的影响。遇到断层以后，需要采取适当的措施。某煤矿在第五采区西部轨道集中巷掘进过程中，针对所遇到的断层落差不同，分别采取了直接割顶法、后退卧底法、起坡卧底、顶煤放炮法和台阶施工法，顺利地通过了断层。
[關键词]掘进；煤巷；断层；正断层；逆断层
中图分类号：TD263文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0262-01
0 前言
断层是指岩体沿破裂面两侧发生显著的相对的位移的断裂构造。断层的位移量有大有小，小着仅有几厘米，大着可达数千米。断层面两侧的岩层和岩体称为盘，若断层面是倾斜的，位于断层表面上侧的部分称为上盘，位于断层面下侧的部分称为下盘。断层可分为正断层，逆断层和平移断层。上盘下降，下盘上升的断层成为正断层；反之，上盘上升，下盘下降的断层成为逆断层；如果断层的两盘只是水平分开，没有上下错动，则称为平移断层。
无论是回采工作面，还是掘进工作面，都会受到断层的影响。遇到断层以后，需要采取适当的措施。根据断层和巷道夹角对巷道围岩的影响，某煤矿在第五采区西部轨道集中巷掘进过程中，针对所遇到的断层落差不同，分别采取一系列措施，解决了煤巷掘进过断层支护困难的问题，顺利通过了断层。
1 地质条件
第五采区西部轨道集中巷沿5煤底板掘进。5煤厚度2.33m～4.25m。层间距为0～10.35m，平均5.06m。煤层厚度比较稳定，结构简单，属半暗～半亮型煤，硬度f=3.3～4.2，具条带状结构，层状构造，煤层裂隙较发育。5煤直接底为深灰色粉沙岩，泥质含量较高，性脆易碎，含植物根部化石，节理发育稳定性较差，平均厚度1.70m。第五采区西部轨道集中巷沿155°方位掘进。第五采区西部轨道集中巷在掘进过程中共揭露断层7条，其中正断层3条，分别为Ⅶ-F17、Ⅶ-F25、Ⅶ-F26；逆断层3条，分别为Ⅶ-F23、Ⅶ-F24、Ⅶ-F29；直立断层1条Ⅶ-F27。
2 断层与巷道夹角对巷道围岩的影响
断层破碎带围岩压力的分布与其产状是密切相关的。在断层破碎带中，其充填物为松散、破碎或完整性差的碎块岩体和泥岩组成，可用松散岩体力学理论进行地压计算，即：
q=γ×H
式中：q-作用在巷道或硐室上的垂直地层压力，本文作为断层破碎带产生的垂直地层压力；
γ-断层破碎带充填物容重；
H-巷道或硐室浅埋时为埋深，深埋时为压力拱高度。
实际上断层与巷道夹角不同，对围岩压力分布影响很大。沿断层面q可分解为：垂直压力q1=γHcosα及平行压力q2=γHsinα，其中α为断层破碎带与巷道的夹角。
3 过断层方法
在煤巷掘进中遇到断层，首先要打钻探明断层的情况。根据断层的大小不同，分别采取不同的措施。
3.1 过正断层的方法
3.1.1 直接割顶法
H<2m的正断层，若断层上盘顶板表面岩石松碎难以保留（或岩石硬度不大），可利用掘进机直接将此岩石截割，对顶板上部较稳定完整岩石进行锚网支护。该方法有效避免了因支护断层处顶板破碎岩石而造成的巷道返修及安全隐患，也避免了掘进机后退卧底，增大下山坡度造成的掘进困难。特别是在下山掘进坡度较大，揭露断层后上盘岩层顺巷坡度又明显变缓甚至起坡的情况下，更宜采用本方法过断层。割顶后围岩表面易出现活煤悬矸，可采取铺设双层塑料网。金属网或使用W钢带加强护顶，避免形成网兜。
3.1.2 后退卧底法
落差H<2.5m的正断层，直接顶板较为坚硬完整时，一般可采用锚网索支护控制围岩，掘进机后退15m左右，以小于掘进机最大要求坡度栽坡卧底，保证断层下巷道高度达到设计要求。掘进机后退卧底过断层不破坏顶板围岩，保持了围岩的稳定性，由于断层下盘附近巷道高度随着卧底逐渐达5～6m（鲍店矿顺槽煤巷设计掘进高度2.9m），所以揭露断层后，必须首先对顶帮及断层面从上向下及时进行锚网索加固，避免因卧底使巷道超高。
3.2 过逆断层的方法
3.2.1 起坡卧底、顶煤放炮法
巷道揭露H≤1m的逆断层时，一般以一定坡度卧底掘进，摸下盘煤顶板后恢复掘进。若起断层落差H>2m时，掘进机最大截割高度以上的顶煤则采取点小炮震动落煤。该方法过断层期间，巷道暴露高度较大，下盘顶板与断层之间的三角区煤体难以保留，掘进方向与断层面倾向又相反，顶板两帮及断层面支护操作困难。揭露断层后，必须对断层附近围岩及时进行锚网索支护，确保施工人员在可靠支护下作业。否则，巷道较高难以补打。
3.2.2 台阶施工法
对于2～4m的逆断层，掘进机最大截割高度以上的顶煤厚度达1.3～3.3m，放炮震动落煤已不现实。如果一次成巷，高度达5～7m，施工困难，很不安全。因此采取上下台阶施工。其中上半部分采用炮掘锚网支护，超前2～3m，巷道高度2.5m左右，以锚杆钻机施工方便为宜，下半部分按小于掘进机最大要求坡度卧底。由于成巷后巷道高度较大，上下台阶施工时，必须严格按措施要求从上向下及时进行支护，否则，造成巷道较高，难以再次支护。另外，下盘顶板与断层面之间的三角区煤体可采取铺设菱形金属网和锚索联锁槽钢加强支护留顶煤施工。
4 巷道支护
4.1 帮部锚索加固法
若断层与巷道平行，且位于巷道一侧，或位于巷帮内，造成围岩压力大，片帮严重，支护困难时，帮锚杆用梯形梁（或钢带）联锁，断层侧巷帮中部采用锚索加强支护。锚索长度根据断层在巷帮的产状具体确定，一般为3.5～4m，锚索排距2.0m。该方法施工方便，能有效避免巷道片帮，控制巷帮围岩压力。
4.2 超前锚杆架工字钢棚支护法
如果断层落差较大，不适合采用上述几种方法过断层时，一般可采用架工字钢棚或锚喷的方法过断层。如果揭露断层后，顶板破碎，淋水加大，围岩塌落严重，无法打锚杆锚索时，可采取架工字钢棚支护。但必须配合使用锚杆超前支护。锚杆采用Φ22×2400mm左旋无纵筋螺纹钢制作，超前锚杆打在每迎头一架工字钢棚轮廓线外侧，间距200mm～300mm，与顶板或两帮成20°～30°夹角，全断面铺设金属网。
5 结论
（1）在煤巷过断层掘进中，增大断层和巷道的夹角，减小了断层对巷道的影响范围，增大了巷道顶板的支撑能力，有利于巷道的支护和维护。
（2）在过断层组中，要先摸清断层的情况，采取灵活的过断层方法，可以有效、快速、经济地过断层组。
（3）在过小断层中，采用后退卧底的方法，减少了工程量，增大了出煤率。
（4）解决了过断层形成高墙的问题，为过大断层提供了依据。
参考文献
[1] 赵德昌，断层破碎带围岩压力[J]，矿山压力与顶板管理，1996，（4）：64～65.
[2] 刘志勇、秦荣宏、高厚明等，煤巷掘进过断层方法[J]，煤矿安全2002，（4）：15～16.
[3] 秦荣宏、刘志勇，锚梁网支护技术在掘进过断层中的应用[J]，煤矿开采2002，（1）：49～50.
作者简介
郑瀚，男，1968年11月出生，毕业于淮南矿业学院地质系，有20多年的从事矿建工作经历。
[關键词]掘进；煤巷；断层；正断层；逆断层
中图分类号：TD263文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）21-0262-01
0 前言
断层是指岩体沿破裂面两侧发生显著的相对的位移的断裂构造。断层的位移量有大有小，小着仅有几厘米，大着可达数千米。断层面两侧的岩层和岩体称为盘，若断层面是倾斜的，位于断层表面上侧的部分称为上盘，位于断层面下侧的部分称为下盘。断层可分为正断层，逆断层和平移断层。上盘下降，下盘上升的断层成为正断层；反之，上盘上升，下盘下降的断层成为逆断层；如果断层的两盘只是水平分开，没有上下错动，则称为平移断层。
无论是回采工作面，还是掘进工作面，都会受到断层的影响。遇到断层以后，需要采取适当的措施。根据断层和巷道夹角对巷道围岩的影响，某煤矿在第五采区西部轨道集中巷掘进过程中，针对所遇到的断层落差不同，分别采取一系列措施，解决了煤巷掘进过断层支护困难的问题，顺利通过了断层。
1 地质条件
第五采区西部轨道集中巷沿5煤底板掘进。5煤厚度2.33m～4.25m。层间距为0～10.35m，平均5.06m。煤层厚度比较稳定，结构简单，属半暗～半亮型煤，硬度f=3.3～4.2，具条带状结构，层状构造，煤层裂隙较发育。5煤直接底为深灰色粉沙岩，泥质含量较高，性脆易碎，含植物根部化石，节理发育稳定性较差，平均厚度1.70m。第五采区西部轨道集中巷沿155°方位掘进。第五采区西部轨道集中巷在掘进过程中共揭露断层7条，其中正断层3条，分别为Ⅶ-F17、Ⅶ-F25、Ⅶ-F26；逆断层3条，分别为Ⅶ-F23、Ⅶ-F24、Ⅶ-F29；直立断层1条Ⅶ-F27。
2 断层与巷道夹角对巷道围岩的影响
断层破碎带围岩压力的分布与其产状是密切相关的。在断层破碎带中，其充填物为松散、破碎或完整性差的碎块岩体和泥岩组成，可用松散岩体力学理论进行地压计算，即：
q=γ×H
式中：q-作用在巷道或硐室上的垂直地层压力，本文作为断层破碎带产生的垂直地层压力；
γ-断层破碎带充填物容重；
H-巷道或硐室浅埋时为埋深，深埋时为压力拱高度。
实际上断层与巷道夹角不同，对围岩压力分布影响很大。沿断层面q可分解为：垂直压力q1=γHcosα及平行压力q2=γHsinα，其中α为断层破碎带与巷道的夹角。
3 过断层方法
在煤巷掘进中遇到断层，首先要打钻探明断层的情况。根据断层的大小不同，分别采取不同的措施。
3.1 过正断层的方法
3.1.1 直接割顶法
H<2m的正断层，若断层上盘顶板表面岩石松碎难以保留（或岩石硬度不大），可利用掘进机直接将此岩石截割，对顶板上部较稳定完整岩石进行锚网支护。该方法有效避免了因支护断层处顶板破碎岩石而造成的巷道返修及安全隐患，也避免了掘进机后退卧底，增大下山坡度造成的掘进困难。特别是在下山掘进坡度较大，揭露断层后上盘岩层顺巷坡度又明显变缓甚至起坡的情况下，更宜采用本方法过断层。割顶后围岩表面易出现活煤悬矸，可采取铺设双层塑料网。金属网或使用W钢带加强护顶，避免形成网兜。
3.1.2 后退卧底法
落差H<2.5m的正断层，直接顶板较为坚硬完整时，一般可采用锚网索支护控制围岩，掘进机后退15m左右，以小于掘进机最大要求坡度栽坡卧底，保证断层下巷道高度达到设计要求。掘进机后退卧底过断层不破坏顶板围岩，保持了围岩的稳定性，由于断层下盘附近巷道高度随着卧底逐渐达5～6m（鲍店矿顺槽煤巷设计掘进高度2.9m），所以揭露断层后，必须首先对顶帮及断层面从上向下及时进行锚网索加固，避免因卧底使巷道超高。
3.2 过逆断层的方法
3.2.1 起坡卧底、顶煤放炮法
巷道揭露H≤1m的逆断层时，一般以一定坡度卧底掘进，摸下盘煤顶板后恢复掘进。若起断层落差H>2m时，掘进机最大截割高度以上的顶煤则采取点小炮震动落煤。该方法过断层期间，巷道暴露高度较大，下盘顶板与断层之间的三角区煤体难以保留，掘进方向与断层面倾向又相反，顶板两帮及断层面支护操作困难。揭露断层后，必须对断层附近围岩及时进行锚网索支护，确保施工人员在可靠支护下作业。否则，巷道较高难以补打。
3.2.2 台阶施工法
对于2～4m的逆断层，掘进机最大截割高度以上的顶煤厚度达1.3～3.3m，放炮震动落煤已不现实。如果一次成巷，高度达5～7m，施工困难，很不安全。因此采取上下台阶施工。其中上半部分采用炮掘锚网支护，超前2～3m，巷道高度2.5m左右，以锚杆钻机施工方便为宜，下半部分按小于掘进机最大要求坡度卧底。由于成巷后巷道高度较大，上下台阶施工时，必须严格按措施要求从上向下及时进行支护，否则，造成巷道较高，难以再次支护。另外，下盘顶板与断层面之间的三角区煤体可采取铺设菱形金属网和锚索联锁槽钢加强支护留顶煤施工。
4 巷道支护
4.1 帮部锚索加固法
若断层与巷道平行，且位于巷道一侧，或位于巷帮内，造成围岩压力大，片帮严重，支护困难时，帮锚杆用梯形梁（或钢带）联锁，断层侧巷帮中部采用锚索加强支护。锚索长度根据断层在巷帮的产状具体确定，一般为3.5～4m，锚索排距2.0m。该方法施工方便，能有效避免巷道片帮，控制巷帮围岩压力。
4.2 超前锚杆架工字钢棚支护法
如果断层落差较大，不适合采用上述几种方法过断层时，一般可采用架工字钢棚或锚喷的方法过断层。如果揭露断层后，顶板破碎，淋水加大，围岩塌落严重，无法打锚杆锚索时，可采取架工字钢棚支护。但必须配合使用锚杆超前支护。锚杆采用Φ22×2400mm左旋无纵筋螺纹钢制作，超前锚杆打在每迎头一架工字钢棚轮廓线外侧，间距200mm～300mm，与顶板或两帮成20°～30°夹角，全断面铺设金属网。
5 结论
（1）在煤巷过断层掘进中，增大断层和巷道的夹角，减小了断层对巷道的影响范围，增大了巷道顶板的支撑能力，有利于巷道的支护和维护。
（2）在过断层组中，要先摸清断层的情况，采取灵活的过断层方法，可以有效、快速、经济地过断层组。
（3）在过小断层中，采用后退卧底的方法，减少了工程量，增大了出煤率。
（4）解决了过断层形成高墙的问题，为过大断层提供了依据。
参考文献
[1] 赵德昌，断层破碎带围岩压力[J]，矿山压力与顶板管理，1996，（4）：64～65.
[2] 刘志勇、秦荣宏、高厚明等，煤巷掘进过断层方法[J]，煤矿安全2002，（4）：15～16.
[3] 秦荣宏、刘志勇，锚梁网支护技术在掘进过断层中的应用[J]，煤矿开采2002，（1）：49～50.
作者简介
郑瀚，男，1968年11月出生，毕业于淮南矿业学院地质系，有20多年的从事矿建工作经历。