浅谈煤巷掘进过断层及其识别方法

[摘 要]煤巷掘进过程中，经常会遇到断层等一些地质情况。针对这些问题，本文详细阐述了识别断层和过断层的方法。此外，本文通过查阅资料，并且结合河南煤化集团永煤公司城郊煤矿具体情况进行了分析和总结。

[关键词]煤巷掘进、影响、前兆、识别、过断层

中图分类号：TD263.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）15-0344-02

1 前言

煤巷掘进时，经常遇到断层等一些地质情况。断层的频繁出现，一方面影响煤质和资源回收，并给生产期间的瓦斯和顶板管理工作增加困难。另一方面，掘进期间经常因断层情况不明而造成大量无效进尺，不仅影响工程进度，而且造成了巨大的经济损失。因此，当煤巷掘进遇断层时，准确判定断层要素和产状并据此制定合理的施工方案，对煤矿安全高效生产具有重大的意义。

2 断层对掘进施工的影响

2.1 支护困难

众所周知，锚杆支护是一种相对木支护的主动支护，它是煤矿用于巷道支护的最有效的方式之一，在煤矿中得到广泛的使用，锚杆支护的主要作用有利用悬吊理论，将直接顶较为软弱的岩层能够悬挂在相对坚硬的基本顶上，这样能够使得更加稳定坚硬，锚杆顶部用锚固剂锚固好，增强下面软弱岩层的稳定性，从而起到有效的支护作用。如果上部岩层的基本顶破碎，这样会使得悬吊理论失效，同时失去锚杆支护的作用，不能够起到很好的支护作用。巷道顶部得不到安全有效的支护。

2.2 断层与巷道掘进量

巷道掘进时，遇到断层常会使生产受阻，为搞清断层的延伸状况，以往常用巷探的方法进行，这势必要增加巷道工程量，增加掘进成本，降低掘进效率，甚至造成采掘接替紧张，直接影响煤矿的经济效益。此外，沿掘进施工方向断层造成煤层下移时，必须以下山角度破岩施工追煤掘进。巷道底部容易存在积水，造成底部钻孔易进水，爆破装药困难，爆破效果差，严重影响施工进度。

2.3 断层与安全生产

断层造成的破碎带是地下水和瓦斯的良好通道，也是地下水和瓦斯储存的仓库。当巷道接近断层时易造成瓦斯突出和突水事故，甚至会影响巷道的正常掘进和人身安全。断层造成顶板局部破碎，使顶板管理困难，易出现顶板事故，影响掘进单进和安全生产。另外，由于底部钻孔易进水，固定刮板输送机尾部的地锚锚固效果变差，容易抬甚至被拉翻，不利于施工安全。

3 煤巷掘进小型断层的判别

在掘进过程中，前方隐伏断层往往造成另一盘的煤岩层变化，当断层落差较大时，便不能直接看到断层另一盘的煤层，因此确定断层性质和断距寻找断失翼煤层，便成了决定巷道掘进方向的关键。

3.1 在遭遇断层时，通常会出现以下几种前兆：

1）煤层和顶底板强烈节理化，越靠近断层面节理越强烈。

2）煤层顶底板标高突变，同一煤层的煤巷中表现出煤层顶底板标高在短距离内发生突变。

3）煤的强度明显降低，煤层结构遭到破坏，滑面增多。

4）煤层的产状发生剧烈变化，断层附近都会出现牵引褶曲或牵引褶皱。

3.2 在实际工作中，通常采用采用以下5种方法进行断层的识别。

1）煤岩层层位对比法

结合矿井标志层、煤层及煤层顶底板特征，对巷道已揭露断层两盘煤岩层位进行对比分析，从而确定断层性质和断距，据此可寻找断失翼煤层。

永夏矿区为多煤层开采的生产矿区，由于断层影响常常把不同的煤层连接在一起，沿煤巷掘进易发生串层，而且不易识别断层的存在。这时，可以根据煤层的结构、厚度及煤岩类型等标志来判断断层的位置、性质和落差，如图1和2。

2）断层面（断层破碎带）构造特征法

断层形成过程中，往往在断层面及其附近两侧产生牵引褶曲、平行小断层、羽状断裂，以及断层擦痕和断层角砾岩等，可以作为判断断层性质和推断断失煤层方向的依据。

（1）牵引褶曲

靠近断层附近的煤岩层，由于受断层影响而发生弯曲，称之为牵引褶曲。这种褶曲的尖端指示着相对盘运动方向，如图3。

（2）平行小断层

在大断层附近有时伴生一组平行的小断层，这些小断层往往与较大断层性质相同。因此可以根据这些小断层来判断新揭露的较大断层的性质。

（3）断层面和断层带特征

断层两盘在相对移动时，往往形成断层破碎带，破碎带内的煤岩碎屑成分可以帮助分析断层性质，另外，断层面上擦痕及阶步也可以用来判断断层两盘的相对运动方向，如图4。

3）规律类推法。永夏矿区长期积累了大量的地质资料，可帮助确定新揭露断层的性质，寻找断失翼煤层。

4）作图分析法

将新揭露的断层填绘到剖面、水平切面或煤层底板等高线图上，与同一煤层邻近巷道或邻近煤层同水平的巷道已掌握的断层资料进行联系对比。如果遇到的断层产状与已揭露并证实了的断层产状基本一致，而且在剖面或平面上又能连接，那么新遇到的断层可能是已查明的断层延伸，这样就可以根据已有资料来确定新揭露断层的性质和大致落差。

5）生产勘探法

生产勘探有钻探与巷探两种。一般在断层性质已确定，生产上又需要掘进过断层时，采用巷探；当断层性质和断距不明，生产上又需要先查明后才能确定巷道掘进方向时，一般采用钻探。每月对所有机掘巷道地质条件进行分析，结合钻探、物探、层位对比，临近巷道断层赋存等方法，对下月掘进机施工范围内可能遇到的地质构造进行准确预测，并在月度接续例会上将断层落差、走向、产状、岩性进行通报，机掘巷道根据预测进行超前预防。

在生产中，经常采用以上方法综合进行分析判断，以便互相补充验证，避免因断层判断处理不当而造成无效进尺或安全问题，实现快速安全掘进。

4 过断层方法

4.1 后退挑顶法

沿掘进施工方向断层造成煤层上移时，采取后退挑顶法过断层。待挑顶掘至断层面时，巷道顶部将恰好达到断层面下盘煤层顶板。继续向前掘进时，锚杆支护正常应用于煤层顶板，从而使锚杆起到应有的支护作用，使断层面附近顶板得以有效可靠的支护，如图5。

4.2 后退卧底法

沿掘进施工方向，断层造成煤层下移时，采取后退卧底法过断层。待卧底掘至断层面时，巷道顶部将恰好达到断层面上盘煤层顶板。继续向前掘进时，锚杆支护正常应用于煤层顶板，从而使锚杆起到应有的支护作用，使断层面附近顶板得以有效可靠地支护，如图6。

5 结语

综上所述，由于煤矿的生产条件极为复杂，特别是地质构造中存在着大量的断层，这些断层的存在，极大程度上影响了煤矿的生产和掘进的速度，我们经过大量的实践经验，总结出了以上所介绍的几种识别断层和过断层的方法。同时，以上几种方法也有其局限性，为了确保准确识别断层和安全过断层，在生产实践中，经常采用以上几种方法综合利用，以便提高煤巷掘进效率和安全性。

参考文献

[1] 柴登榜.矿井地质工作手册[M]，北京：煤炭工业出版社，1986.

[2] 赵德昌.断层破碎带围岩压力[J].矿山压力与顶板管理，1996，（4）：64-65.

[3] 刘志勇，秦荣宏，高厚明，等.煤巷掘进过断层方法[J].煤矿安全，2002，（4）：15-16.

[4] 张继远，张长合.回采巷道掘进过断层施工方法[J].中州煤炭，2005（2）.

[5] 新汶矿业集团公司.深井巷道复杂条件下综合机械化快速掘进成套技术研究[R].新汶：新汶矿业集团，2006.