浅析断层对煤矿开采的影响及处理措施

摘 要：随着煤炭经济的发展，节约成本是每个煤炭企业面临的首要问题。煤炭资源的枯竭使矿井施工面临着回采地区地质条件复杂的问题，在这样的形势下，要想节约成本，回采工作面的布置就尤为重要。同时，在施工过程中，复杂的地质条件使煤矿安全管理和生产存在诸多的隐患。介绍了山西金晖隆泰煤业在较多断层影响下工作面的布置和在掘进过程中遇断层后采取的措施，以期为其他煤矿在同等条件下支护提供经验。

关键词：断层；影响；采取措施；节约成本

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）02-0038-02

煤炭不仅是我国的基本燃料，还是重要的工业原料，从煤炭中可以提取出多种产品，这些产品都是经济建设和人民生活的必需品。根据目前煤炭经济发展的情况来看，每个煤炭企业所面临的首要问题就是节约成本。工作人员在保证煤矿矿井安全生产的基础上要对断层的成因和影响有一定的认识，这样才能达到安全生产和节约成本的目的。

1 断层的成因及特征

1.1 断层的成因

断层是破裂面两侧的岩石有明显相对位移的一种断裂构造。组成地壳的岩层或岩体受力后不仅会发生塑性形变，形成褶皱构造，而且还会在所受应力达到或超过岩石的强度极限时发生脆性形变，形成大小不一的破裂和错动，使岩石的连续完整性遭到破坏。我们将这种岩石脆性形变的产物总称为断裂构造。

1.2 断层的影响及断层要素

断层变化很大，小的断层延伸仅几米，相对位移不过几厘米；大的断层可延伸数百米或数千米，相对位移可达几十千米。断层的分布虽不及节理广泛，但它仍是地壳中极为常见的，也是最重要的地质构造。它控制着区域的地质构造和演化，控制或影响着区域的成矿作用，影响着矿产资源的开发和矿井生产。

断层要素可分为五方面：断层面、断层线、交面线、断面和断距。

2 断层对煤矿井下的影响

2.1 破坏煤层连续性，影响回采煤量

根据断层断距的大小，可分为以下两种情况：当断层落差大于煤层厚度时，断层将煤层完全断开；当断层落差小于煤层厚度时，煤层未全部断开。由于受断层的影响，需要留设保护煤柱，但这样就会影响储量。在回采过程中，如果工作面内出现断层，那么在工作面过断层时，断层附近煤炭无法回采，便会影响煤炭效益。

2.2 影响采掘施工

随着现代工艺的发展，煤矿井下工作面运输巷和回风巷通常采用机械化掘进，回采工作面多数采用综采或高档普采。掘进工作面和回采工作面遇断层后，应降低掘进和回采速度，甚至改为炮掘方式通过断层，以增加巷道掘进的工程量。由于受断层的影响，断层附近岩性遭到破坏，过断层时需要更改巷道支护方式，这大大增加了支护的难度和成本。

2.3 易引发矿井安全事故

由于受断层的影响，断层附近岩层遭到破坏，岩块较为破碎，若支护不及时容易造成偏帮、冒顶等事故。高瓦斯矿井和煤（岩）与瓦斯（CO2）突出矿井掘进巷道遇断层时，易发生煤（岩）与瓦斯（CO2）突出事故。

3 煤矿生产对断层处理措施

3.1 工作面设计对断层的处理方法

在对已知断层设计时，要将断层留设在煤柱内，减少回采过程中的煤炭损失，避免在掘进过程中发生事故。当工作面布置无法避开已知断层时，可根据断层位置、断距大小，考虑是否需要采用配巷方式过断层。布置工作面时，要先考虑将工作面回风巷布置在靠近断层侧，如图1所示。在回风巷施工过程中，如果遇到断层，可调整施工方位，例如运输巷因遇断层需调整施工方位时，不但要增加设备投入，而且还要增加人工，这便使得成本投入大大提高。

图1 9102工作面布置图

3.2 掘进工作面遇断层处理措施

井下主要巷道遇断层时，应先考虑按原设计方案直接过断层。过断层期间要加强顶板管理，准备好加强支护材料，一旦发现岩层较为破碎，要及时对施工巷道进行加强支护。同时，注意监测矿井水和瓦斯涌出量的变化，防止发生透水和瓦斯涌出等事故。沿煤层施工巷道遇断层时，要采取定坡方式过断层，过断层前要采用钻探方式，探清断层、断距大小，根据断层、断距大小确定施工坡度，具体情况如图2所示。

图2 钻孔布置图

3.3 回采工作面与断层处理措施

对于回采工作面内的断层，应先探明断层的影响范围，根据断层的影响范围采取不同方式进行处理：当断层较小时，采用强行硬割方式过断层，如果工作面过断层地段的岩层较硬时，应提前采取措施，对硬岩进行处理；当断层较大时，工作面无法正常推过或工作面推过会对回采煤量影响较大时，要考虑采用配巷方式过断层，提前施工配切眼，回采到断层位置，工作面进行搬家、倒面。

4 节约成本

为了探清断层的影响范围，煤炭企业需要投入大量的资金进行探测。探测断层可采用地震勘探、钻探和巷探等方式。钻探是比较实用的一种方式，在井下采用钻探具有以下优点：①施工便利。钻探的设备比较小，比较容易形成钻场。②影响时间短。井下钻探时，通常要在较短时间内探测出断层和断距，为下一步巷道施工节约时间。③资金投入较少。井下探测时，设备投入少，人员少，这样可以节省大量资金的投入。

在工作面设计时，要考虑断层带来的影响和较少断层对回采煤量的影响。同时，要避免因为断层的影响而对岩巷进行过多的施工，造成工程浪费。

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作者简介：贾福春（1988—），男，内蒙古呼伦贝尔人，助理工程师，2012年毕业于河北联合大学采矿专业（本科）。

〔编辑：白洁〕

Analysis of Fault on the Impact of Coal Mining and Treatment Measures

Jia Fuchun

Abstract： With the development of coal economy， saving the cost is the most important issue facing every coal enterprises. The exhaustion of coal resources of the mine geological conditions of mining area construction is faced with complex problems， in such a situation， in order to save costs， it is particularly important to layout of mining face. At the same time， in the construction process， the complex geological conditions of the mine safety management and production has many hidden dangers. The layout of the Shanxi Jin Hui Longtai coal in more under the fault and in the tunneling process with fault measures， in order to other coal mine under the same conditions support experience.

Key words： fault； impact； measures； cost saving

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