談談如何搞好工作麵過斷層等地質構造帶的管理工作

談談如何搞好工作麵過斷層等地質構造帶的管理工作

（蘆付鬆、劉坡）

第一章 影響煤礦安全生產的自然地質因素

一、褶曲構造

( 一 ) 褶曲的基本形態

岩層受力後被擠成彎彎曲曲，但仍保持岩層的連續性和完整性的構造形態叫褶皺構造。

岩層褶皺色造中的每一個彎曲叫褶曲。褶曲的基本形態有背斜和向斜兩種。岩層層麵凸起的褶曲叫背斜，岩層層麵凹下的褶曲叫向斜。在自然地層中，背斜和向斜往往是彼此相連的。

( 二 ) 褶曲對煤礦安全生產的影響

1 、大型向斜軸部頂板壓力常有增大的現象，必須加強支護，否則容易發生冒板、切麵等事故，給頂板帶來很大的困難。

2 、有沼氣突出的礦井，向斜軸部是沼氣突出危險區。由於向斜軸部頂板壓力大，再加上強大的沼氣壓力，向斜軸部極容易發生沼氣突出，這種規律性在四川南桐礦得到了證實。

二、斷裂構造

岩層受力後，失去連續性和完整性的構造形態叫斷裂構造。斷裂麵兩側的岩層沒有發生明顯位移的叫裂隙或節理。當斷裂麵兩側的岩層產生了明顯位移時，稱為斷層。斷層對煤礦生產影響很大。

( 一 ) 斷層的分類

根據斷層兩盤相對運動的方向，斷層可分為以下幾種基本類型，

正斷層 上盤相對下降，下盤相對上升；逆斷層 上盤相對上升，下盤相對下降；

平推斷層 斷層是煤礦生產中最常見的。在地質構造複雜的地帶，斷層經常成組合形成出現，成為階梯斷層、地塹或地壘。

按照斷層走向與岩層走向的相對位置關係，可將斷層分為走向斷層、傾向斷層和斜交斷層。

走向斷層 是斷層走向與岩層走向一致的斷層。

傾向斷層 是斷層走向與岩層走向垂直的斷層。

斜交斷層 是斷層走向與岩層走向 ( 或傾向 ) 斜交的斷層。

( 二 ) 斷裂構造對煤礦安全生產的影響

1 、節理對煤礦安全生產的影響

(1) 巷道和回采工作麵應盡可能與主要節理麵形成一個銳角，以減少片幫事故，有利於安全生產。

(2) 煤層頂板岩石的節理發育時，工作麵支架一般不宜用點柱，而應采用棚子。同時，棚子的頂梁最好按垂直主要節理麵的方向布置，從而防止頂板沿節理冒落，保證工作麵安全生產。

(3) 節理破碎帶是水和沼氣的良好通道，所以破碎帶發育地區的湧水量常會增加，有時還可引起井下水患。在沼氣礦井中，節理破碎帶的沼氣湧出量往往會突然增加。

2 、斷層對煤礦安全生產的影響。斷層帶的岩石是十分破碎的。地表水和含水層中的水能沿著斷層帶流入井下，有時還可能發生突然透水事故。在沼氣含量較大的煤層中，常常在斷層破碎帶集聚很多沼氣。井巷通過破碎帶時，必須注意防止發生沼氣事故。井巷通過斷層時，還要預防發生冒頂等事故。

第二章 采煤工作麵過地質構造的管理

一、采煤工作麵過斷層

（一）采煤工作麵遇斷層前的預兆

采煤工作麵遇斷層前，往往有如下預兆：岩（煤）層的走向、傾向發生明顯變化，節理麵增多，並有擦痕的現象，頂、底扳的完整程度破壞嚴重；煤層煤質變軟，厚度變薄或變厚，光澤變暗，煤層揉皺，層理不清、往往有滴水和瓦斯湧出量增多的現象。

( 二 ) 過斷層的方法

l 繞過斷層

繞過斷層的方法用於斷層落差大的采煤工作麵，斷層落差大，影響範圍廣 ( 走向長、破碎帶寬 ) ，要利用探巷探明斷層範圍。繞過斷層即在新斷層影響範圍之外，重掘開切眼。在安全得到保證的前提下，盡可能提高資源采出率。當工作麵推進到斷層影響範圍時，工作麵停采，搬入新掘切眼內進行回采。

2 、硬過斷層

硬過斷層的方法用於斷層落差較小的采煤工作麵。由於斷層揭露處往往出現頂板破碎、煤質變軟、淋水加大等現象，最容易發生冒頂事故， 因此，應采取必要的管理措施，防止冒頂事故發生。

( 三 ) 單體支柱工作麵硬過斷層時的措施

（1）過斷層時，先要把工作麵煤壁與斷層走向的交角弄清楚，如斷層走向與煤壁夾角太小，則斷層破碎帶暴露範圍大，頂板維護困難。條件允許時可以提前調整工作麵煤壁與斷層走向的夾角，使其保持在：頂板中等穩定時為20度～30 度，頂板不穩定時為 30 度～45 度，以減少斷層在工作麵煤壁揭露的長度。過斷層後，再把工作麵方向調整過來。

(2) 斷層落差不超過工作麵采高的 1／4 ～ 1／3 ，斷層附近頂板比較完整時，過斷層不需采取特殊方法。傾斜分層開采時，可以調整分層采高通過斷層。

(3) 硬過斷層時，如斷層附近煤層較薄，難於鋪設輸送機，行人或通過采煤機的滾筒困難時，就要根據頂底板的強度、斷層賦存的具體情況，進行挑頂或臥底，既要安全，又要處理量小，使工作麵的底板坡度能平緩變化。

(4) 過小斷層時常用的支護方式有以下幾種：

①帶帽點柱和戧柱。適於斷層落差較小，頂底板或斷層麵較平整，斷層帶基本不破碎的情況下。

②橫板棚子。斷層附近的頂板如比較破碎，可以采用一梁兩柱或一梁三柱的走向 ( 橫板 ) 棚子。棚距一般不大於 0.8m ，棚梁規格可根據循環進度而定。壓力大時，采用橫板連鎖棚子。

③ 木垛。斷層揭露處岩石破碎、頂板壓力大時，多采用木垛配合基本支架支護。木垛架設在斷層揭露處及其兩側影響範圍內的工作麵老控製區內。

(5) 臥底過斷層如丟頂煤，留頂煤處要刹緊背嚴。如頂煤鬆軟不住，可采取先打超前托梁，然後在托梁上，由下向上打好木垛。過斷層時要采取打淺眼、少裝藥、放小炮的辦法處理，斷層附近嚴禁放大炮。

（四）綜采工作麵硬過斷層時應采取的措施

當工作麵遇到斷層時，可根據斷層的實際情況，製定液壓支架過斷層頂板管理與組織生產的措施。

(1) 根據工作麵的情況，進行工作麵調斜，其要求與單體支柱工作麵過斷層的要求相同。

(2) 工作麵過斷層，必須解決頂板坡度變化問題，要用打眼放炮的方法預先挑頂或臥底。打眼放炮時要淺打眼、少裝藥、放小炮。打眼時，要選擇好位置和角度。放炮時，要采取保護措施防止崩壞支柱、千斤頂、各部的液壓閥和液壓管。

(4) 支架過斷層時，若頂板破碎，可分別采用帶壓移架法；挑順山梁；鋪金屬網；架走向棚的方法維護頂板，保證安全生產。

(5) 當工作麵接近斷層時，如果煤層斷塊在工作麵前進方向的上方，應逐步割頂和抬高支架，使底板與水平線形成不大於10度的上坡通過斷層；如果煤層斷塊在工作麵前方的下方，則可采用同樣的辦法臥底，但盡量不挑頂，避免破壞斷層麵以下的頂板。由於進斷層進頂板比較破碎，應適當帶壓移架，減小頂板的活動。

[案例3—1]1997 年 10 月 20 日，某礦綜采工作麵已15-13171 采麵遇斷層，落差為 1.2m ，按措施規定，放炮挑直接頂 500mm 進行支護。當輸送機移致此處進，職工孫某打掉戧柱，違章空頂作業，被落下的懸矸砸傷頭部，搶救無效死亡。

（五）、采煤工作麵過節理和裂隙

節理和裂隙是在地質應力作用下產生的。開采後，在支承壓力的作用下，頂板岩層節理和裂隙又進一步張開和擴大，造成了岩層的軟弱麵，這樣節理和裂隙就把煤、岩層分割成不同的形狀，有的礦區稱為劈口或劈理。節理和裂隙處最容易發生局部冒頂，對工人的生命和正常生產影響很大，要認真對待，切不可疏忽大意。

節理和裂隙造成的冒頂預兆很不明顯，一般都采用敲幫問頂的方法和用眼觀察。節理和裂隙張開和擴大，會使頂板失去連續性和完整性，有時有掉渣現象。因此針對不同的節理和裂隙 ( 劈理 ) 應采取不同的頂板管理措施。

(1) 對層理發育的頂板，落煤後要立即支護，支柱的初撐力要高，以減少離層程度。單體支柱要用連鎖式布置，棚梁之間加打撐子，以防止推倒支架。

(2) 對節理發育的頂板，要使工作麵對著主節理的方向推進，如果順著主節理方向推進，當頂板出現張開裂隙或台階下沉時，要采用連鎖支架，加密支護，加打木垛，適當加大控頂距。打眼放炮時，應少裝藥，少放炮，放悶炮。對節理發育地點回柱放頂要製訂安全措施，並要首先回撤該段，然後再分段回撤張開裂隙或台階下沉以外的支柱。要避免各段同時回柱，以免大麵積集中垮落，造成冒頂。

(3) 對頂板中的節理、裂隙和滑動麵，由於自然組合或受采動影響形成的局部劈理，要及時敲幫問頂、挑落活矸和及時支護，並根據不同的劈理形狀，采取不同的防冒頂措施。

①對兩組節理或裂隙交成的“人字劈”，四個方向的裂隙或節理切割頂板成鍋狀的“鍋底劈”等劈理，由於劈理麵嚴密，其白色結晶痕跡不易發現。

當層麵上薄皮矸連續掉落時，說明劈理已有移動，要用懸臂梁提前探出頂梁支護，並用連鎖支架管理，交班時不能缺棚少柱。要禁止工作人員在此類無支擴的空頂區操作。

②裂隙或節理多而紊亂，麵積不大的“亂叉劈”，使頂板破碎不易維護，常發生漏頂。發現後要及時支護，棚梁上多插小板，必要時鋪笆片背緊。如果己漏開口，要及時在棚梁上支小木垛插緊背實。

③ 工作麵上下平巷出口一幫出現的“領幫劈”， 所示，不僅片幫嚴重，而且片幫後可能推倒上、下出口支架，因此要先架棚支撐口邊緣，插嚴背實。為防止回柱時推倒支架，必要時要留一排柱子暫不回收，待壓力穩定後再回收動。