摘要：在煤矿开采的过程中，经常会遇到诸多地质构造等异常地质情况。地质条件不稳定将会在很大程度上影响煤矿生产安全。通过对煤矿井下过断层构造进行分析，得出采用后退卧底、直接割顶等方法过断层，从而尽可能地降低断层对煤矿开采作业的影响。通过对煤矿井下断层识别方法的研究分析，进一步研究了采掘工作面过断层的技术方法和过断层期间的巷道支护方式，为煤矿井下过断层施工技术及安全技术措施的研究分析提供了参考。
关键词：地质构造；断层；技术研究；
前言：在煤炭形成的漫长增加过程中，由于受地质作用的影响，例如：原始沉积、煤化和构造变动等多方面的因素而形成裂缝、褶曲和断层等诸多类型的构造形式，这将会对整体煤矿工作的开采造成安全影响。本文主要对煤矿开采过程中遇到的断层构造进行分析，之后再介绍过断层的方案。
一、断层的识别
１）识别小型断层。通常小型断层简单直观，规模较小，容易识别。断层的相对位移距离，即落差比巷道高度或煤层厚度小，规模较小的断层。
２）识别大中型断层。大型断层即影响矿井划分区域性且落差大于巷道高度或煤层厚度的断层。通常对采掘工作造成的较大影响，断层的相对位移距离比巷道高度或煤层厚度大，采用合理的措施能够在短期内通过的断层为中型断层。对于大中型断层的识别，则需要采用技术手段进行探测，因为无法直接观察到大中型断层的全貌从而进行煤岩层的相对位移方向的准确判断。常用的井下寻找断失煤层的方法如下：①通过对比标高来判断断失煤层的位置。②通过观察断层面的划痕，来判断断层两盘的相对位移方向。③通过观察断层面对盘的煤岩层，通过对比其岩性和标志层等判断其所属层位。④通过钻探手段直接探明断失煤层的位置，从而找到断失煤层。
二、煤矿井下过断层技术
2.1采掘面过断层技术
１）掘进巷道过断层技术。掘进过断层时，在确保安全的前提下，找到断失煤层的速度要尽可能快，其主要服务于回采工作，应最大化降低丢煤损失。通常掘进工作面在断层找寻断失煤层，采用改变巷道的掘进坡度的方法。在过小型断层时，掘进选择对盘煤层的顶底板。在过大中型断层时，寻找断失煤层位置和对盘所处层位的判断，通过对断层面的煤岩性和煤系地层标志等进行观察确定。若仅凭肉眼观察无法确定断失煤层位置，则采用标定掌子面煤层的标高，将其与附近己知煤层标高（如掘进煤巷、己施工钻孔等）进行对比的方法确定；如依旧无法找到断失煤层位置，则采用简单直接、误差小的钻探的方法探寻断失煤层，该方法费时费力故不常用。
２）回采工作面过断层技术。最常采用的两种方法为调整工作面的采高和挑顶起底法或留顶卧底法。后者为采煤机直接割碎围岩缓慢通过断层，当断层落差小于或接近采煤机所能达到的最低可采高度时采用；前者调整采高法法即过断层时降低采高（留底煤或留顶煤），通过断层后逐步恢复到正常采高，当断层落差大于或等于采煤机所能达到的最低可采高度时采用；若由于断层落差较大或断层面延伸距离较长造成开采成本增大或不能进行安全生产，则应在回采方向一定距离内探测断层面，且从对断层面几乎无影响的位置重新开设切眼，将受断层影响较大的区域去除。
2.2过断层期间的支护方式
采掘工作面过断层时采用的支护方式常用的有加密支护、矩形锚网喷支护、架棚支护３种。选择合适的支护方式有利于顺利通过断层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当过煤层顶板较稳定且岩性较硬的小型断层时选择加密支护；当过煤层顶板不稳定的中型断层时选择矩形锚网喷支护；架棚支护则在煤层位于顶板之上且巷道围岩破碎，锚网支护不牢靠时采用。若巷道较高时，在过断层时为保证两帮安全稳定，应施工一些撑帮柱。
支护时的注意事项：①严格执行“敲帮问顶”制度，采用合理的临时支护方式将巷道顶板的悬矸活石及时清除。②加强支护强度和密度。③最好一次成巷，缩短围岩在空气中的暴露时间。④尽可能缩小排距和空顶距离。
三、复杂地质条件下过断层方法
3.1后退卧底法过断层技术
在煤矿工程掘进操作的过程中，因为巷道的断层内部普遍存在下移的现象，所以可以采用后退卧底法进行支护，这样才能够有效保证煤矿巷道开采的安全性。如果煤矿内部的巷道断层高度差值在２．５ｍ之内而且煤矿直接顶板的强度很好地满足其安全生产的要求时，就可以采用锚网索支护技术对巷道的围岩进行加强支护，这样才能够提高整个巷道的稳定性和强度。在进行围岩支护作业的过程中，应该将整个掘进机都采用往后移动１５ｍ的方法进行操作。因为煤矿掘进机的工作面的坡度普遍要比土坡的坡度要小，所以在整体煤矿巷道操作的过程中，普遍要采用１２°左右的载坡作为卧底，这样才能够保证整个巷道断层的下巷道高度都能够符合设计的相关要求。又因为其断层的发育引起了煤层的下移，所以可以采用后退卧顶法进行断层的修复。当整体掘进到断面层的位置时，巷道的顶部会达到断层面上方的煤层顶板处，在继续采用锚杆支护的措施作用于煤层的顶板时，那么最终可以实现对整个断层面的可靠支护。煤矿过断层是煤矿井下所有类型的地质环境中最常用的一种。在煤矿过断层加工技术中应用后退卧底支护的方法，就能够对顶板的围岩产生较小的影响，最终让围岩的稳定性得以保证，使得其支护的效果变得更好。而在后退卧顶法操作的过程中，因为其工作量非常大，而且巷道的高度也在操作的过程中不断地得以增加，整体作业强度非常大。因此，在进行煤矿掘进作业的过程中，采用后退卧底法过断层的加工方法将会有很好的结果。如果在此过程中能够采用锚网索对巷道和断面进行全面地加固处理的话，也就可以在最终避免因为卧底施工而引起的巷道超高问题，最终保证整个巷道都能够安全稳定地进行。
3.2直接割顶法
在复杂地质环境中进行煤矿开采的过程中，当断层存在的落差在２ｍ左右的时候，那么断层的结构就会导致煤层出现下移的情况。如果煤层的顶板强度本身就比较低的话，顶板就非常容易造成破裂，最终会影响巷道本身的安全性。这时候，需要直接运用掘进的机器将岩石直接截断和割碎，从而也就能够有效保证整体巷道的安全性。直接割顶法将会在一定程度上降低工作的强度，在过断层的运用过程中具有非常重要的应用价值。
小结：煤矿开采工作本身是一项具有高难度和一定危险性的工作，断层、褶皱和其他类型的复杂地质条件更加加大了煤炭开采的难度。针对断层的一些特点，需要加强支护，一般采用Ｕ型钢架＋锚网（索）支护法、后退卧顶法过断层技术和直接破顶法来进行掘进，这对复杂地质条件下的煤矿开采带来了非常重要的积极意义。煤矿开采工作本身是一项具有高难度和一定危险性的工作，断层、褶皱和其他类型的复杂地质条件更加加大了煤炭开采的难度。针对断层的一些特点，需要加强支护，一般采用Ｕ型钢架＋锚网（索）支护法、后退卧顶法过断层技术和直接破顶法来进行掘进，这对复杂地质条件下的煤矿开采带来了非常重要的积极意义。
参考文献：
[1]张健，张斌成，王国柱．陕北能源化工基地煤炭生产可持续发展的地质与环境地质问题研究［Ｊ］．中国煤炭地质，２０１３，２５（６）：６２６８．
[2]王孟杰，郝莉．煤矿水文地质问题及勘探技术方法［Ｊ］．金山，２０１３，２８（４）：３５３８．
[3]孙文．试论矿井地质工作的主要内容和研究步骤［Ｊ］．内蒙古煤炭经济，２０１２，３０（５）：５６６２．
[4]刘松涛．煤矿井下矿井地质相关问题探析［Ｊ］．中国房地产业：理论版，２０１２，２６（８）：２５６２５９．
论文作者:何金壕
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/9/30
标签：断层论文; 煤层论文; 巷道论文; 煤矿论文; 地质论文; 顶板论文; 围岩论文; 《工程管理前沿》2019年11期论文;