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摘要：煤矿井下采煤作业过程中，难免会遇到一系列复杂的地质条件，进而对开采作业产生影响，煤矿地下断层便是其中主要的一类。断层结构地质条件较为复杂，这也增加了采煤作业的难度和风险性，同时断层分布较为广泛，煤矿企业能否科学运用技术措施，实现工作面顺利安全的过断层开采也成为了一个关键的问题。基于此，本文将针对煤矿井下采煤工作面过断层技术措施的应用展开探讨。
关键词：煤矿；井下采煤；工作面；过断层；技术措施
断层结构在煤矿开采中是较为常见的一种地质结构类型，断层结构一般是由于地壳受力断裂产生的，断层的规模大小不等。在煤矿开采中，断层的出现会导致煤层连续性被破坏，也会给开采带来一定的安全隐患，这就决定了当井下采煤工作面经过断层时，必须要合理选用开采方案和技术措施，以保证采煤工作面过断层开采的安全性与有效性，进而保证煤矿开采的整体经济效益。
一、断层对煤矿开采的影响
1.对煤矿采区布局和作业方式的影响
煤矿开采前要根据地质条件进行采区布局与作业方式技术的选择，由于断层地质结构较为复杂，影响煤层连续性，为避免开采过程中出现地层失稳或造成较大的资源浪费，多数煤矿企业会在采区布局时，将断层作为采区的边界。在开采作业方式和技术的选择上，也要考虑断层结构的限制性，根据具体的断裂程度进行合理选择。
2.对巷道掘进量和工作面布置的影响
煤矿井下巷道设置需要以煤层分布情况为依据，由于断层结构对煤层连续性的破坏，巷道掘进也会因此受到影响，必须要根据断层分布情况进行调整。尤其是在遇到较大规模断层时，会直接造成煤层断失，为找到煤层，就需要开掘大量新的巷道，增加了无效掘进的工作量。工作面布置也是影响煤矿开采作业的重要因素，断层的存在会增加井下开采作业条件的复杂性，因此，在工作面布置上一般会选择规避断裂规模和落差较大的断层，或留设保安煤柱，这样就可能缩短工作面的回采长度，在给煤矿开采作业带来不便的同时，也会造成资源的浪费。
3.对煤矿井下开采作业安全性的影响
安全生产是煤矿企业长期发展和效益实现的基础，煤矿井下开采作业环境中，本身便存在大量的隐患因素，断层结构的出现，更增加了地质条件的复杂性，严重的断层可能造成煤层与地下含水层相近或相通，这样就会增加矿井水害的发生几率，乃至造成严重的安全事故。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，断层地质结构也可能造成煤矿瓦斯泄漏、积聚，增加井下作业人员瓦斯中毒的风险，一旦遇到高温或明火还容易发生瓦斯爆炸，给煤矿企业及井下作业人员的安全造成严重危害。此外，断层结构还会增加井下支护的难度，增大冒顶事故发生的隐患。
4.对煤矿企业生产效益的影响
煤矿生产的成本、效率、产量、安全性都会影响煤矿企业的生产效益，断层结构的存在会导致煤矿采区布局和开采技术运用的难度提高，并会增加巷道掘进量，整体增加煤矿企业的生产成本。同时受到断层地质条件的复杂性影响，也导致煤矿开采的效率和产量一定程度上降低，进而使煤矿开采的收益减少。加之断层处理不当会增加煤矿生产安全事故的发生几率，整体限制了煤矿企业生产效益的增长。
二、采煤工作面过断层开采技术措施的应用要点
1.调整工作面方向与角度
采煤工作面过断层时，工作面的方向以及与断层线的夹角都会对开采作业产生影响，当工作面与断层线夹角过小或平行时，就可能导致断层在工作面的大面积暴露，增加顶板维护难度及安全隐患。因此，在采煤工作面过断层时，应结合对断层线的勘察结果，适当调整工作面的方向，使之与断层线之间能够保持合理的夹角，以控制断层暴露所带来的问题。同时，为了避免工作面过断层时间过长所带来的其他隐患因素，还需要将工作面与断层线间的夹角控制在适度的范围内，如顶板稳定性较好时，夹角控制在20°到30°之间较为适宜，如顶板稳定性较差，则需要将夹角增大到30°到45°，具体的角度还需要煤矿企业根据实际条件科学确定。
2.液压支架技术的应用
液压支架技术是煤矿开采中较为可靠的一种支护技术，能够有效地实现对工作面矿山压力的控制。断层地质结构容易失稳，工作面压力控制则非常关键。在工作面过断层时，需要控制好液压支架的俯仰角，通常俯仰角度要控制在10°-16°之间，当工作面需要在断层处向上推进时，可采取挑顶或卧底措施，同时提前让液压支架缓斜向上移动。当工作面在断层处平推或向下推进时，则只能采取卧底措施，同时让液压支架依据预设的合理角度向下移动，以顺利完成断层区域的工作面推进。
3.工作面过断层的岩石处理技术
工作面经过断层时的岩石处理也会对开采作业产生影响，一般岩石处理技术方法的选择需要以岩石硬度系数为依据。对于硬度系数低于4的普通岩石，只需要使用采煤机加以截割即可，而为避免发生事故，截割时要注意对采煤机牵引速度的控制。对于硬度系数高于4的岩石，主要使用打眼放炮的方法进行处理，操作时需要充分考虑断层结构的地质稳定性特征，合理选择打眼位置、角度、深度、装药量，一般大眼深度都较浅，装药量较少，以此表面对液压支架或地层结构的破坏。
4.工作面过断层的顶板加固技术
煤矿井下采煤工作面过断层时，还需要对顶板进行有效加固，目前较为常用的加固技术主要有锚杆加固和化学加固。锚杆加固主要是通过在顶板结构内打入锚杆，加强顶板的稳定性，这种技术在实际应用时，需要根据过断层时的顶板状态、受力情况合理确定锚杆的间距、角度和打入深度。化学加固则是通过制备具有快速膨胀特性的化学药剂，注入顶板缝隙内，达到固结效果。在断层区域顶板条件不良时，需要提前做好化学加固处理，配合对采煤机推进速度的下调，保证过断层的安全性。
5.做好工作面过断层的安全管理
要保证煤矿井下采煤过断层的安全性，首先就要尽可能避免人为因素所导致的安全隐患，这就需要在煤矿开采施工前，落实好工作人员的安全教育工作。煤矿企业可通过加强工作人员对断层区域地质环境特性以及其对煤矿井下开采安全性的影响的了解度，在此基础上，明确工作面过断层的各项技术安全操作的要点，提高工作人员安全、规范操作机械设备过断层的能力。同时，煤矿企业还要对过断层时可能出现的水害、瓦斯危害的防控。对于水害问题，可通过提前做好断层区域水文地质条件的分析，配置专业设备及人员进行水情监控，以及防渗排水措施的妥善运用，实现对渗透水、淹井事故的防范和控制。对于瓦斯危害问题，可以通过完善配置瓦斯气体检测仪器，随时对作业环境中瓦斯气体含量、浓度进行监测，当瓦斯浓度超标时，及时发出警报，工作人员则可及时切断电源，停止作业，并快速撤离危险环境。同时，还要做好井下通风、换气处理，尽可能避免瓦斯气体在作业环境中积聚，防止瓦斯中毒或爆炸事故的发生，保证生产安全。
结语：断层对于煤矿开采的效率、效益、安全性具有着重要的影响，保证煤矿井下采煤工作面过断层技术措施应用的有效性是非常关键的。本文所讨论的仅是煤矿井下采煤工作面过断层的一部分技术措施，实际的煤矿生产过程中，根据断层规模、开采条件的差异，还需要综合考量各方面影响因素，合理进行技术选择，以适应煤矿生产的需求，为煤矿行业的安全、稳定、长远发展提供保障。
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论文作者:刘波
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/9
标签：断层论文; 工作面论文; 煤矿论文; 作业论文; 井下论文; 技术论文; 顶板论文; 《科技新时代》2019年7期论文;