煤矿在设计与生产中对断层的处理与应用

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[摘 要]为了最大限度地减少断层对煤矿生产的不利影响，必须深刻理解设计与生产的意图，对各种不同规模和性质的断层作出正确处理。文章介绍了几种在开拓设计与生产中对断层的处理方法。

[关键词]开拓设计 断层 掘进

中图分类号：TDl6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0020-01

0 前言

对断层处理的基本要求是既要以最短的距离找到断失煤层，又要满足煤矿生产的需要；并且把生产需要放到首位，做到创造良好的生产条件，尽量减少煤炭资源丢失，降低巷道的掘进率，避免影响正常生产。下面就开拓设计、巷道掘进和工作面回采3个阶段介绍断层的处理方法。

1 开拓设计中对断层的处理

开拓设计在考虑井田和采区边界、井筒位置、开采水平、开拓巷道部署和工作面划分时都必须解决好断层问题。

（1）根据大型断层划分井田。大型断层一般指落差在50m以上的断层，在划分井田时要以大型断层作为采区边界，否则会增加大量的岩石巷道，而且给掘进、运输、通风、排水和巷道维护带来困难。

（2）大、中型断层作为采区边界。大、中型断层一般指落差在20-50m的断层，划分时常以落差大于20m的大、中型倾向断层或斜交断层作为采区边界；当落差小于20m时，则以石门跨越断层的方案来布置采区。

（3）根据断层选择井筒位置。井筒避不开断层时，立井的井筒一般布置在倾角较大的断层下盘，距断距30-50m以外的位置；对于倾角较小的断层，只能在井筒施工时采取有效的保护措施，选择可采煤层较少的地段穿过断层，而且井底车场的位置要尽量避开断层带。对于斜井的井筒位置，也要以同样的原则处理，既要避开断层带又要尽量布置在坚硬岩层中。

（4）根据断层确定运输大巷。运输大巷是矿井生产中长期使用和维护的巷道，要求布置在容易维护的较坚硬岩层中，要尽量减少改变方向。在受断层错动的地段必须慎重考虑好巷道的改向问题。

（5）根据断层确定井田的开拓方式。选择井田的开拓方式时，如果缓倾斜煤层遭受断层破坏，且煤层产状发生变化，就应采用立井结合主要石门的开拓方式；如果煤层倾角较大，为避免采用下山开拓方式，应采用立井开拓。只有在以断层作为井田边界，而用主要石门不能贯通所有煤层时，才可采用下山开拓。

（6）根据断层确定开采水平和辅助水平。当井田内存在大、中型走向断层时，若被断层切割的煤层倾斜长度大于3个区段，煤炭储量又能满足一个水平服务年限的要求，可以以走向断层作为开采水平界限。

（7）与采区设计有关的断层处理。在进行采区设计时，应根据井田内所掌握的落差大于煤层厚度的断层资料，对采区内的巷道系统按采区石门或采区上、下山进行设计；对回采工作面无法跨越或通过的断层，将采区划成若干个工作面进行回采。

2 巷道掘进过程中对断层的处理

在巷道掘进过程中，常常会遇到过去没有预想到或没有发现的落差较小的断层。处理这些断层时，首先要查明断层的产状、性质和落差，再与掘进巷道的目的、用途紧密结合起来，根据不同的地质条件和生产上的要求，分别采用不同的方法。

遇见落差大于煤层厚度或大于掘进断面高度的断层时，就有一个寻找断失翼煤层的问题，主要是确定断失翼方向和断失翼距离。最常采用的方法有岩层层位对比法、小断层规律类推法、作图分析法、构造分析法和生产勘探法。

2.1 水平巷道遇断层的处理

除石门外，平巷掘进所遇到的断层一般都是倾向断层和斜交断层。沿煤层走向掘进的水平巷道遇断层后，可根据煤层被断失的位置，采取斜穿煤层顶、底板和沿断层面掘进两种方式通过。

（1）斜穿煤层顶板或底板过断层。为了不改变巷道坡度，采取改变巷道方向来通过断层。采用斜穿煤层顶、底板的关键是必须掌握断层的落差，正确推断断失煤层的位置。

（2）沿断层面掘进。断层平巷掘进中遇斜交断层或倾向断层后，视断层面及其附近的岩石压力大小、瓦斯和地下水等的威胁情况，再决定是改变巷道方向沿断层面掘进还是距断层面一定距离平行断层走向掘进。

2.2 倾斜巷道遇断层的处理

上山或下山等倾斜巷道掘进遇走向断层或斜交断层后，可根据生产上的要求采取改变巷道坡度的形式通过断层。

（1）当断层落差较小（小于煤厚）时，根据被断失煤层是上盘还是下盘分别采用挑顶、卧底，或挑顶与卧底相结合的方式通过断层。

（2）当断层落差大于煤厚时，为了防止丢失煤层和减少岩巷掘进，采用石门、立眼或加大巷道坡度等方式进入断层的另一盘煤层。

3 煤层回采阶段对断层的处理

3.1 走向断层的处理

当断层落差小于煤厚时通常采用挑顶、卧底，或挑顶与卧底相结合的方式通过断层。当断层面倾向与煤层倾向相反时可采用卧底方式通过。当断层面倾向与煤层倾向一致时，对断层造成的台阶可采用挑顶方式通过；为安全起见大多数是采用卧底方式通过。当断层落差大于煤厚或采高且走向断层延长较远时，以断层为界在断层两侧留适当宽的煤柱，将1个工作面分为2个工作面回采。在这种情况下，为了使上、下2工作面不致由于放顶所引起的冲击地压而互相影响应保持一定的错距，一般是上部工作面超前下部工作面15-30m。

3.2 倾向断层的处理

落差小于煤厚时采用挑顶或卧底强行通过；落差大于煤厚或采高的倾向断层，则重新开掘过压眼，即工作面推进到断层停止回采再从另一盘开切割眼重新回采。

3.3 斜交断层的处理

在一般情况下与上述相同，但当断层落差变化在工作面内出现断层尖灭迹象时，可采用先合采再分采相结合的方案。

4 结束语

综上所述，对各种条件下断层的处理都有一定的适用条件及局限性，在实际生产工作中应强调各种方法的综合运用，以便相互补充及验证，在设计与生产中对断层做出准确的判断和处理。