井下掘进工作面过断层的常见问题及应对思考

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  [摘 要]随着我国改革开放的不断深入,煤矿企业作为我国资源开采的重要部分,其经济创造已经不再受到更大的关注,而煤矿企业的安全生产作为第一要务上升到了重要的地位,尤其在煤矿井下存在许多的地质构造,这些地质构造对井下巷道的生产带来了怎样的影响,对煤矿的安全生产又有什么样的影响,将是我国煤炭企业关注的重要课题。
  [关键词]煤矿 地质构造 断层 应对措施 技术
  中图分类号:TM 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)25-0015-01
  煤矿作为我国经济收入的重要支柱,煤矿安全生产得到了更大的关注,我国煤矿主要有露天开采和井工开采,我国主要以井工开采为主。由于煤炭形成于地下深处,存在于沉积岩层中,采用井工开采的方式,在井下掘进巷道中存在许多的未知因素,地质构造便是影响井下巷道掘进过程中的重要因素。在井下巷道掘进工作面揭露了断层之前,要及时编制过断层的安全技术措施,尽管如此,在过断层的过程中依然存在许多的问题,本文就这些问题及其应对措施展开论述。
  一、 煤矿井下掘进工作面过断层的技术概述
  随着我国化石资源的不断开采,煤矿产业在我国的经济发展中占有了重要的地位,现如今,在煤矿行业如何做到既能保证开采人员的安全又能提高煤炭资源的开采效率已经成为了煤矿发展中不可忽略的思考问题,断层作为影响煤矿安全生产的重要因素,也被给予了很大的关注,攻克井巷过断层成了急需解决的难题。
  1、断层形成的原理与煤矿巷道掘进过断层的关系
  (1)断层形成的原理
  煤层所属的地层为沉积岩层,在数以万年的形成过程中,岩层本是完整的层理状,但是随着岩层层理受力的改变,其完整的层理开始弯曲,当岩层受力超过其自身的强度时,首先出现为裂隙、为裂隙逐渐发展,最后连着的岩层便发生了断裂,并出现伴随着出现了断裂面,既断层面,根据此面,断层可以分为正断层,上盘相对下降,下盘相对上升两者相互受到了分离的力而产生了正断层;逆断层,指两盘受到了相互挤压的力,使上盘相对上升,下盘相对下降,从而形成了逆断层;平移断层,是指沿着断层面相互背离滑动形成的断层。如图示:
  2、煤矿井下掘进工作面过断层技术的重要意义
  随着煤炭资源的不断开采,世界各地的煤矿采深越来越大,出现的地质情况也随之越来越复杂,为了能够保证开采人员的安全和提高煤炭的采出率,我们必须掌握过断层的技术,以确保煤矿的顺利开采。另外,在整个矿产资源开采中,安全问题始终是我们关注的首要问题,深入学习掌握过断层技术,将有助于我们采矿工作的顺利完成,也可以保证开采人员的人身安全。
  二、煤矿井下掘进工作面过断层常见问题
  由于岩层力学的改变,岩层发生了断裂,使得在断裂面附近的岩层的完整性也受到了破坏,故而为煤矿井巷过断层时造成了许多问题。
  1、瓦斯积聚问题
  在高瓦斯矿井中,由于岩层的破坏,在断层面附近出现了许多空间,煤层中的游离瓦斯便顺着断层断裂裂隙,积聚到了断层带附近,使得我们在揭露断层时,并在过断层时,积聚的高浓度瓦斯突然涌出,使得井下的瓦斯含量突然的增高。为巷道的掘进带来了严重的威胁。
  2、顶板容易冒顶,为支护带来了难题
  由于岩层的断裂使得断层面附近受力的影响较其他地方较为破碎,当巷道过断层时,揭露了破碎的顶板,为巷道的支护造成了影响,还威胁了采矿人员的安全。
  3、采矿人员的素质问题
  采矿人员专业性不强,对煤矿掘进工作中遇到的技术问题和安全问题不熟悉,这就给煤矿的安全生产带来了隐患,尤其是在过断层时,遇到的地质情况复杂,即使有经验的老工人也很难做出判断。断层地形复杂,为煤矿的掘进工作带来难度,生产固然重要,但是排查隐患,防范于未然,安全生产更重要。在揭露断层后的停工复工措施的编制问题,各个部门要因地制宜,各部门间要加强配合,尤其是在过断层时。例如爆破点的选择,通风系统的的设置等,在井下巷道掘进的过程中,一定要做到先排查,后设计,再开工。在煤矿井下干活,不要盲目的干,要有条理得去干,这样可以避免事故的发生。
  三、煤矿井下掘进工作面过断层常见问题的应对措施
  在井下掘进时,在揭露了大型地质构造之前,有关部门先进行商讨研究。并且要预判断层的性质,及产状要素。还要观测断层的导水性,如果断层导通了地面的充水水源,对煤矿来说是一个很大的危害,要及时的处理。在掘进工作面揭露断层前,要制定相应的安全技术措施。
  1、选定适宜的方法
  在掘进工作面遇到断层前,首先应预判其产状要素,及其性质。针对不同性质的断层采用不同的过断层方案和措施,把预防工作做在开采工作之前。对于一些较大的断层,要即及时通过物探手段,进行探明,提前编制过断层的技术措施,是保证安全过断层的前提。
  2、加强施工人员的安全意识
  井下的煤矿工作属于高危行业,在员工进行上岗前,要进行必要的岗前培训,让他们熟悉并掌握开采过程中过断层的技术和人身防护的基本知识。在开采过程中牢记利益第二,安全第一的总方针。在过断层期间一定要派专业的技术人员进行跟踪式监督,确保施工安全。一旦发现解决不了的问题,要迅速撤离现场工作人员。
  3、保证支护范围的有效
  过断层时,加强顶板支护管理是过断层的必要手段,合理的运用支护技术,不仅能够保证开采人员的安全,还能在面对断层的情况下,利用支护技术保证煤矿掘进工作的顺利进行。过断层时总的支护方式有超前支护,注浆加固,永久支护等。事前做好过断层的各项工作,才能保证在过断层期间的支护质量。·
  四、井下掘进工作面过断层的施工技术措施实例
  本案例是根据某煤矿的40704掘进工作面过断层时的安全技术措施进行分析的,在40704工作面遇到的是一个落差为7米的断层,煤层厚度仅有1.3米左右,掘进的巷道高度为3.6米,属于半煤岩巷,该巷道刚开门,采用的是炮掘。当巷道掘进至25米时,在掘进工作面的掌子面揭露了断层。由于该巷道属于半煤岩巷,而且是沿着煤层底板掘进,因此该巷道的顶板在断层段较为破碎,为巷道顶板的支护造成了困难。在过断层安全技术措施中规定,该巷道过断层时采用临时支护加永久支护的方式进行掘进,采用短掘施工的工艺,即掘一排(0.8米)支护一排,属于临时支护,采用锚网加锚杆支护。永久性支护方式要求,巷道顶板每排布置6根锚杆,靠近两帮两根顶锚杆分别距离巷帮为350mm,向两帮倾斜15度布置,剩余顶锚杆间排为800mm,垂直巷道顶板支护;两帮每帮布置4根帮锚杆,最上1根帮锚杆距离巷道顶板200mm,最下1根锚杆向底板倾斜15度。其余帮锚杆垂直巷帮布置。巷道正中布置1根锚索,正中锚索两边各布置1根锚索,每排3根锚索,锚索间排距为1600mm×1600mm。顶、帮铺设双层钢筋网,顶网与帮上下对接,顶网与顶网、帮网与帮网前后搭接,搭接长度不小于100mm,孔孔连接,使用14号铁丝对折双股至少扭转三圈拧紧并压平。
  总之,井下掘进巷道在过断层时的主要问题是顶板管理,加强顶板管理防治冒顶是过断层的关键,如果顶板管理不好,发生了冒顶,在高瓦斯矿中,冒顶会导致巷道的瓦斯瞬间增大。严重的可能导致瓦斯事故。其次,冒顶会直接威胁开采人员的生命安全。因此井巷在过断层时,一定要采取合适的过断层措施。并加强人员的管理。
  参考文献
  [1] 陈艾.复杂条件下大断面煤巷过断层技术[J].煤炭工程.2011(04).
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