煤礦巷道特定情況掘進(jìn)過(guò)斷層技術(shù)

李少?gòu)?qiáng)

摘 要：闡述了煤礦巷道掘進(jìn)過(guò)斷層時(shí)，在綜合分析掌握的地質(zhì)情況，提出不同施工方案，通過(guò)計(jì)算和推測(cè)，排除風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)過(guò)方案對(duì)比，選出施工方案，并對(duì)其效果進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：煤礦巷道；掘進(jìn)；過(guò)斷層

中圖分類(lèi)號(hào)：TD16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

河北冀中能源股份有限公司東龐礦21105工作面屬于11采區(qū)，該采區(qū)21107工作面已回采結(jié)束，地質(zhì)情況已經(jīng)有所掌握。為解決21105掘進(jìn)工作面外圍巷道掘進(jìn)期間的煤炭外運(yùn)和物料運(yùn)輸及工作面兩巷掘進(jìn)期間的物料運(yùn)輸，在21107運(yùn)料繞道適當(dāng)位置開(kāi)口掘進(jìn)21105運(yùn)料斜巷，掘進(jìn)80m將與原21107運(yùn)煤通道貫通。根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)，自巷道開(kāi)口處分別前掘53m、65.5m、78m左右將依次揭露北f190、SYf4、SYf3前上斷層，產(chǎn)狀分別為：327°∠70°H=5.3m左右、264°∠54°H=1.5m、318°∠30°H=0.4m，總落差約為7.2m。北f190、SYf4、SYf3斷層在附近巷道均已揭露。

東龐礦的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)：1、斷層相互切割交替出現(xiàn)，斷層走向與煤層走向大致平行或小角度斜交。2、斷層落差的縱向和橫向衰減或遞增速度增大。

一、根據(jù)已知條件，可以提出兩個(gè)可行方案：

方案一：巷道沿頂板前掘揭露斷層，在如果揭露情況與預(yù)報(bào)情況相同，將掘進(jìn)機(jī)退到適當(dāng)位置再按16°上山挑頂掘進(jìn)，直到找到斷層下盤(pán)的煤層頂板為止。則揭露北f190、SYf4 、SYf3斷層后分別需將掘進(jìn)機(jī)退后18.5m、5.23m、1.4m。

方案二：北f190斷層在-480集中軌道巷和21107運(yùn)料繞道均被揭露， SYf3斷層在21107運(yùn)料繞道被揭露，SYf4斷層在21107運(yùn)煤通道被揭露。根據(jù)礦地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)結(jié)合已揭露的情況，推測(cè)巷道前方斷層存在情況及斷層總落差。同樣根據(jù)21107運(yùn)煤通道巷道內(nèi)的標(biāo)高和巷道素描情況可推算出貫通處標(biāo)高；根據(jù)開(kāi)口處標(biāo)高和頂板走勢(shì)推算貫通處標(biāo)高，兩者之差即為斷層總落差。若所得結(jié)果在可控范圍內(nèi)則采取提前挑頂，采用上山掘進(jìn)的方式直接過(guò)斷層。

（一）、根據(jù)已揭露情況推測(cè)：北f190 、SYf3斷層在21107運(yùn)料繞道被揭露，產(chǎn)狀分別為：327°∠70°H=5.3m，318°∠30°H=0.4m，北f190斷層在-480集中軌道巷被揭露產(chǎn)狀為304°∠70°H=2.3m，21105運(yùn)煤通道運(yùn)左側(cè)與21107切眼平行，右側(cè)與-480集中軌道巷基本平行，相距分別40m，130m。SYf4斷層在21107運(yùn)煤通道被揭露產(chǎn)狀為264°∠54°H=0.9m左右。綜上所述北f190、SYf4斷層在巷道掘進(jìn)前方存在， SYf3斷層在巷道內(nèi)存在可能性高，推測(cè)21105運(yùn)煤通道掘進(jìn)前方的的斷層總落差約為5.7m。

（二）、根據(jù)已知的巷道頂板標(biāo)高和坡度推算：開(kāi)口處巷道頂板標(biāo)高為-422.394m，巷道頂板3°上山，與21107運(yùn)煤通道貫通處水平距離為80m，推算貫通處的巷道頂板標(biāo)高為-418.20m。同時(shí)根據(jù)21107運(yùn)煤通道（基本平順過(guò)渡）內(nèi)測(cè)點(diǎn)L9及測(cè)點(diǎn)L11的頂板標(biāo)高推算貫通處的頂板標(biāo)高為412.23m，兩者推算的頂板標(biāo)高相差5.97m，此即為巷道內(nèi)斷層的落差總和。

綜上所述可以推斷在21105運(yùn)料斜巷前掘斷層確實(shí)存在，推算總落差為5.7m--5.97m，與預(yù)報(bào)有差距考慮斷層為變化。同時(shí)附近巷道已掌握，且東龐礦所開(kāi)采的2#煤附近地層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與其他煤層距離較遠(yuǎn)，小范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)大的地質(zhì)變化，不存在因斷層而導(dǎo)致巷道掘進(jìn)躍層的可能。故決定將巷道提前23m起坡巷道按13°上山挑頂掘進(jìn)，直到與21107運(yùn)煤通道頂板順利接頂貫通為止。

二、對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行比較論證選擇

方案一優(yōu)點(diǎn)：方案先揭露斷層后，再安排下一步工作，在技術(shù)上比較穩(wěn)妥，不存在風(fēng)險(xiǎn)。

方案一缺點(diǎn)：1、該方案需要多次退掘進(jìn)機(jī)挑頂，總共需要退掘進(jìn)機(jī)25.13m，按每米巷道成本2650元，合計(jì)多支出66594.5元。2、巷道不是平順過(guò)渡而是呈臺(tái)階狀上升且坡度大，且不能視通，不利于運(yùn)輸安全。3 在斷層過(guò)去后在該巷道安裝帶式運(yùn)輸機(jī)，因坡度變化過(guò)大會(huì)造成帶式運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)行中漂皮帶，不安全；若安設(shè)兩部運(yùn)煤設(shè)備則導(dǎo)致設(shè)備多占用。

方案二優(yōu)點(diǎn)：1、巷道平順，坡度小，且巷道內(nèi)視通，有利于運(yùn)輸安全；且布置一部帶式運(yùn)輸機(jī)即可滿足煤炭外運(yùn)需求，減少了設(shè)備占用。2、由于巷道掘進(jìn)為一次成巷，避免了材料和工時(shí)的浪費(fèi)。

方案二缺點(diǎn)：1、雖然推測(cè)論證斷層確實(shí)存在，但實(shí)際落差與推測(cè)可能存在誤差。2、若斷層擺動(dòng)在掘進(jìn)過(guò)程中提前或滯后揭露，巷道頂板不能與斷層下盤(pán)煤層頂板順利接頂，可能會(huì)出現(xiàn)小臺(tái)階。

綜合兩方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從工程量、材料消耗情況及工時(shí)等方面考慮，決定采用方案二。

三、方案可行性論證：方案二相關(guān)數(shù)據(jù)由已知條件推算得出，在技術(shù)上有一定風(fēng)險(xiǎn)，但是附近地質(zhì)條件基本掌握，且貫通處的頂板標(biāo)高已基本掌握，故該方案的可行性比較高。

四、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控：1、為了將施工的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，在掘進(jìn)期間要根據(jù)需要及時(shí)鉆探測(cè)前方情況，做到能及時(shí)掌握前方的地質(zhì)情況，隨時(shí)根據(jù)情況調(diào)整施工要求，

2 根據(jù)已知條件和東龐礦的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)可以推測(cè)擺動(dòng)幅度不會(huì)太大，對(duì)于小臺(tái)階可以適當(dāng)挑頂，達(dá)到巷道平順的要求。

五、過(guò)斷層總結(jié)

巷道依次揭露各斷層。揭露的北f190斷層相對(duì)推算結(jié)果滯后2m，H=3.1m；SYf3斷層揭露位置與推斷基本一致，H=1.5m；SYf4斷層相對(duì)推算結(jié)果滯后2m揭露，H=1.1m；揭露一個(gè)伴生小斷層SYf134，H=0.6m；斷層總體落差6.3m，與推算基本一致，在可控范圍。本次巷道過(guò)斷層基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，節(jié)省了大量人力物力，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效果；為后期掘進(jìn)工作的安全生產(chǎn)創(chuàng)造了條件；同時(shí)也為掘進(jìn)工作面過(guò)斷層提供了新的思路，是一次有益的探索實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

[1]趙學(xué)社.煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2007，35（04）.

[2]聶美華.煤礦施工中快速掘進(jìn)技術(shù)的探討[J].科技與生活，2010，12.endprint