摘要：在矿山开采过程中，经常会碰到各类深埋藏断层，其存在不但会增加开采设备的磨损，而且还会影响矿山的煤炭资源高效开采，进而影响矿山的整体生产效率。但是，采用常规的“过断层”方法，有可能增加工作面冒顶片帮的发生几率。为此，本文就综采工作面的深埋藏断层提前处理技术进行了论述，以期为有关部门提供借鉴。

　　关键词：深埋藏断层；发育采煤工作面；自动化技术；研究

　　0引言

　　伴随着矿山开采技术的持续发展，综采工作面的面积正在逐步扩展，并在向矿山更深的地方延伸，随着矿山的深入，矿山的地质情况也变得更加复杂，这就增加了矿山的开采工作的难度。在综采工作面的采煤过程中，断层是比较普遍的一种情况。面对这种情况，如果不对工艺技术进行创新，那么就会出现安全事故，对工人的身体健康构成威胁，从而导致煤炭的损失，降低了单产量，提高了采矿的成本。就在综采工作面开采过程中遇到深埋藏断层的工艺技术进行了探讨。深埋藏断层是矿井中普遍存在且隐患较大的一种地质结构，在深埋藏断层构造区的煤岩体中，存在着显著的初始构造应力场，煤岩体裂隙发育较多，且岩石的完整性和强度较弱。当回采接近深埋藏断层时，由于回采前驱支撑和深埋藏断层激活的耦合，原有裂隙发育的煤岩体强度进一步弱化，容易导致回采区出现大面积的顶板围岩超前抽冒和煤壁片帮现象。煤岩稳定性进一步减弱，容易造成支护位态恶化，支护支护力无法保障，从而增大了顶板安全隐患。

　　1深埋藏断层带开采的危险性

　　断层是矿山开采中经常会碰到的一类特殊的地质结构，保证工作面的安全高效穿越断层，对于提高矿山的整体开采效率具有重要的意义[1]。煤炭资源开发是国家国民经济发展的重大战略资源。以陕、甘、宁、内蒙古、晋五省为例，因各省的地质构造不同，对煤炭生产产生了一定的影响，其中以断层最为突出。深埋藏断层的主要原因是地壳的移动导致的深埋藏断层，当煤炭开采过程中，如果出现这样的现象，将会增加作业的难度，甚至危及工人的生命。在断层采矿的过程中，会遇到的风险，主要有：第一，如果在采矿的过程中遇到断层，工作面的断层越多，顶板压力就会越大，最严重的可能会发生坍塌。第二，因为矿井里有水源，也有毒气，如果在穿越断层的时候，这些毒气和毒气泄露出来，会对工人们造成很大的威胁。第三，支撑效果不佳。在进行深埋藏断层破损带区域的支架顶梁对破损顶板支挡、加固的时候，顶梁所产生的作用力会增加顶板的破损程度，支架的作用力越强，顶板破损的也就越多，最终造成了顶板上都有破损，支架支护效率低下。

　　2回采工作面超前支护技术

　　2.1建筑排水孔导水

　　若在后期钻孔中发现有断层存在水分，并且水分含量很高时，应在泥岩围岩中设置放水孔洞，以便于施工，并减少水对其造成的软化作用。在巷道前缘部位，打顶加强施工的井眼，将井眼的倾角设为30。，井眼的方向与巷道深埋藏断层的走向成90。。同时，钻进的深度要超过深埋藏断层深埋藏断层带的长度，在钻进孔的直径要达到75 mm，并在孔内安装凸缘。井眼布置的总长度是6 m。在接近巷道中央的位置，在覆盖层的顶板上打竖井，钻孔的深度为10 m。钻一直径75 mm的钻孔，在设置好泄水孔口后，对涌水的变化进行观察，如果泄水孔不能满足泄水的需要，则要增设泄水孔。

　　2.2采用冲击楔形前部支撑

　　为确保后期深埋藏断层破坏的范围，需对以上各支护方法进行综合改善。在深埋藏断层部位，留出约5 m的空隙，采用综合支护，达到了较高的水平。在施工巷道顶部采用冲击楔支撑，并在随后的施工过程中，对其进行全方位的衔接，确保有关材料的正确性[2]。

　　2.3灌注

　　本项目拟在已有研究基础上，采用注浆技术，将注浆材料注入到已破裂的岩石中，借助注浆流体强渗透、良好的黏接效应和较高的固结体压缩强度，对破裂的煤体进行“重构”，增强其胶结稳定性和压缩强度，进而增强锚杆（索）的支护力。在采场采动深埋藏断层围岩中进行超前充填，注浆材料的可充填性和机械性能是影响灌浆质量的重要因素，而注浆材料的造价和用量则是影响灌浆质量的主要原因。所以，如何选择合适的灌浆材料，才是影响断层灌浆改良效果的前提，在断层破碎带中，灌浆材料应该符合以下几个要求：灌浆液具有良好的流动性，并且凝结时间是可调节的，这样才可以更好地控制浆液实现长距离输送和扩散；注浆流体与破碎的岩石之间必须有很好的粘合作用，并且石头的抗压强度和剩余强度都要很高，以保证被强化的岩石层能够碎而不掉下来；灌浆材料必须具有阻燃性、经济、环保等特点。

　　2.4棚架支撑

　　在施工过程中，可以全面设置有关的施工次序，充分保证整个套杆钢棚等，保持其自由稳定，并做好施工抛锚工作[3]。同时，对其整个钢框架进行了调试。在工程断层区域，在邻近的钢棚之间，将混凝土背板填满，在设置过程中，如果不能达到预期的效果，应该可以及时进行调整，使用膨胀剂进行浇筑，从而提高施工质量。

　　2.5煤系地层中的深井预裂

　　第一，在煤层与矿石上的岩层之间进行深钻孔，以达到在不破坏矿石上岩层的目的，在矿石上与矿石上形成一条裂缝，裂缝与综合工作面平行，在采矿的时候，可以从裂缝中将矿石从矿石上取下来。第二步，在预爆法完成后，将一根能量储存在每一组的镜面中，并在镜面的两侧各打出一个小洞。每一根圆筒里面都装上一种矿用的乳化炸药，一套圆筒只能在圆筒里面炸出一个洞，而且是从里面往外炸的。

　　2.6冒落带治理

　　当巷道开挖时，出现了顶板碎屑和煤屑的冒落现象，必须对冒落区的顶板进行治理。在冒落区治理过程中，应先对冒落区内空巷进行充填，以实现对空洞区域的有效控制，而不是对破碎带的冒顶区域进行充填，以防止目前的冒顶范围继续扩大，并为后期的围岩和超前预注奠定基础。在靠近空顶区的上方和左侧两侧打孔，打孔角度设定成60。，打孔直径28 mm，空顶区打孔的深度要比空顶区深，以确保空顶区的稳定性，在打孔的空顶区周围铺上风筒等软性物质，避免灌浆时从打孔的地方溢出。同时，采用打孔的方式进行灌浆，并设置灌浆管道，一次封住冒落空顶区。以冒落区两侧充填，两侧充填完成后，对中部充填，采用发泡型灌浆材料，充填面积应达到全覆盖空顶区的要求。

　　3预防措施

　　在施工时，要全面提高施工人员自身的技术和工程认知。从目前国内工程技术人才的现状来看，整体上存在着实践与理论不均衡的现象[4]。工程进行中。

　　由于缺乏对理论知识的全面理解，许多建筑工人过分重视实际操作，造成了职业技术的“单向化”。在面对突发性事件时，不能制定出行之有效的应对方案和应对措施，从而影响了整个项目的实施。为此，有关建筑企业应加强对建筑工人的经常性的训练，并通过“模拟案例”等形式来提高建筑工人的素质。要充分考虑到施工人员的吸收性和他们的学习热情，因此，培训方案可以通过PPT或视频的形式，向施工人员播放培训要点，让他们更好地理解理论知识，从而走出对理论知识枯燥乏味的固有认知。另外，还应该强化一些考核，在有关的训练之后，对施工人员进行模拟训练，以确保其训练的总体效果，能够发挥强化的作用。

　　4综放开采中遇到深埋藏断层的工艺认识

　　首先，研究了穿越深埋藏断层的主控参量。在综放开采条件下，通过断层的最小煤层高度和上下盘的顶底高度是通过断层的重要参数。一般地，在综放开采条件下，设备所能容许的最小煤层高度愈小，愈小，愈小，愈好，愈大，愈难越大。最小煤层高度的计算，要考虑到采煤机滚筒直径和采煤机机台高等因素，并在上述各项数据中选取最大值。例如：晋城采区使用的MG250/591-WD型电动拖车，其拖车滚轮直径可设定为600 mm，车体高可设定为1 100 mm，车体古塘边支座的顶梁厚度可设定为350 mm，多个车体的总长度可设定为1 500 mm。由于煤的厚度是2.82 m，所以最小的支护高度应该是1842 mm，再加上240 mm，就是1 600 mm。在此基础上，通过综合分析，可以得出：在综采过程中，通过深埋藏断层的高度应该是2 082 mm。其次，是穿越深埋藏断层的主控程序；以地球物理和巷道掘进的实际情况为依据，详细掌握断层出露的产状及延伸方向，并在此基础上，对断层的产状及延伸方向进行曝光，并以此为基础，提出相关的工艺技术。穿越深埋藏断层的主要手段有：调整采高、挑顶起落、留顶放顶、破碎顶板及片帮煤壁等，如图1所示。

　　5矿井综放开采中遇到深埋藏断层的特殊工艺

　　5.1调高工作面

　　在深埋藏断层上、下盘顶、底板间的煤层厚度大于装置所能容许的最小煤层厚度时，可采用采空区的采空区来进一步减煤。可将每个刀片上的留煤量设定为125 mm，在通过断层后由上往下采，从而达到回采的目的。

　　5.2提顶放水方法和留顶放水方法

　　如果煤层的高度低于设备所允许的最小高度，并且在综采工作面的底板围岩比较松软的情况下，可以采用挑顶或者卧底截割围岩法，这样在过断层时，工作面的高度就不会低于设备所允许的最小高度，而且每刀所挑顶或者卧底的量都不会超过150 mm。如果不能使用切割法，就必须使用振动爆破法，或使用采煤机进行缓慢切割[5]。不论采用以上两种方式，最重要的是对深埋藏断层面的角度和穿透层的控制。在施工中要注意：施工过程中的设备控制。以断层上下盘工作面的实际状况为依据，如果一盘是坡顶，那么另一盘就有可能是坡顶，而且要保证工作面刮板输送机不会产生陡坡，防止支架歪斜等问题。工作面与深埋藏断层面的角度应该是越小越好，越小越好，越小越好。另外，在回采巷中进行改型时，要注意对深埋藏断层进行处理，并尽可能保证采用的方式一致，以免造成安全事故。

　　5.3顶、帮工作面的控制方法

　　在现实的煤矿开采过程中，在进行综采工作面的推采中，因为受地质条件的制约，如果没有对地质条件进行详细的了解，很容易出现顶板接触不实而造成的上部离层破碎，或者是支架维修不及时，最后造成端面冒顶，从而发生安全事故。所以，对采空区顶板片帮和煤壁进行有效的防治显得尤为重要。顶控支护的常用方法有：及时支护，超前移架，加压擦顶；对顶板和围岩进行的围岩和围岩的围岩控制主要有：竖向煤壁搭棚法、平行工作面的吊梁护顶和板梁护顶；破碎顶的灌浆补强，这是最常见的一种治理方法。

　　常用的顶控支护方式是：在采煤机切完煤层后，首先要将支架移走，再将刮板输送机移走，将支架移走后，再将护帮板条打开；如果在工作面的某些部分，片帮的深度超过了0.9 m，那么就可以使用超前采煤机移架，对空顶区进行及时的支护。在实施作业的时候，采煤司机要全神贯注，不能出现切割碰到支架顶梁的情况。封顶封帮控制方法：在采煤机割煤之后，当支架卸载后，其移动支架时，有可能会发生冒落，可以使用平行工作面挑梁护顶的方法，首先将顶板移动，然后对支架进行清理，在支架前梁的上方，沿平行煤壁的方向，将1~2条的木板梁放置，在移动顶板破碎后，对支架进行处理。由于顶板破裂严重，很容易出现掉块的情况，针对这种情况，可以在吊杆的上部放置木板或铁丝网。如果工作面采场上方的顶板在开采过程中有可能会掉落，并且其冒落面积比较大，那么就可以根据以上的方法来处理，如果顶板实际条件不允许，那么就可以将支架放下，并使用木梁来代替。另一种方法是，在两个支撑点之间放置一根木条横梁，在移动时，利用它来分隔破碎顶和采场的空间，从而达到降低破碎顶的效果。“碎顶灌浆法”是指在开采面巷道破断部位暴露的情况下，通过马丽散等材料对“碎顶”进行补强，并通过“碎顶”胶合连接岩体，形成一个完整的“整体”，从而最大化地发挥其承载力，避免了“碎顶”塌陷。

　　6矿井综放开采遇深埋藏断层工艺在实践中的应用

　　本项目拟以大西煤厂3#煤系山西组中、下段3#煤为研究对象，在1#采1采区设置32002#煤系2#采2#采1#煤系3#煤层，煤厚1.30~3.60 m，平均2.82 m，可连续开采。煤的组成比较简单，厚度在0.10~0.50 m之间。直接顶板大部分是泥岩，部分区域是细粒砂岩、粉砂质泥岩，在直接顶的下面经常存在0.1~0.2 m的炭质泥岩和灰色泥岩伪顶，老顶是一种灰色的细粒砂岩和泥岩互层，主要由石英组成，泥质、钙质胶结组成。回采时，要通过2个大断层面（图2）。为此，该矿采取了“沿长壁回采”的开采方式，并在顶板上设置了ZY8500/21/45型水力支架；工作面输送装置采用刮板输送带SGZ900/105型；本发明的采煤设备为MG550/1220-WD交流电源；胶带运输机为J-1000/80/2×185型.针对此次综采的穿越断层的技术方法：

　　1）在开采过程中，在开采过程中，可以从一定的深埋藏断层中穿过，然后根据深埋藏断层的特点和落差，保证上下巷的正常衔接后，再进行顶板作业。

　　2）在开采的时候，由于深埋藏断层和采场区的交界处，会出现一些岩块，所以要进行爆破，以保证采场区的安全，同时也要保证采场区的安全。第三，采用工作面支架对顶梁进行伸缩，在采煤机过断时进行采煤，及时对顶板进行支护，避免了顶板的冒落

　　3）利用化学聚合法等方法，预防冒顶、片帮等事故，为穿越断层创造一个更好的安全环境。在煤壁片帮发生时，可以利用树脂木锚固器进行防治，从而达到对煤壁片帮进行有效控制，确保了工作面的顺利通过。

　　7结语

　　近年来，随着社会和经济的迅速发展，煤矿的生产和采煤也在迅速增加。煤矿生产中经常会出现大小不一的安全事故，不仅严重地威胁到煤矿工人的人身安全，而且也是一种严重的资源浪费。在综采过程中，如果遇到了深埋藏断层，必须加强采煤技术，才能保证采煤的安全。文章就综放开采中遇到深埋藏断层的开采技术作了较详尽的论述，为今后的开采提供了借鉴。深埋藏断层是影响煤矿开采安全性的重要因素，在开采过程中，如何保证工作面在深埋藏断层过程中的安全、高效运行，对提高煤矿整体开采效率具有重要意义。矿山管理者应该积极地组织起自己的专业技术，并与生产实际相结合，总结出与矿山生产实际相适应的过断层支护技术，从而保证工作面过断层的安全、有效，这对矿山的长远发展具有重要的影响。

　　参考文献

　　[1]乔建华，宋兆国，张帅等.综采工作面过断层组开采技术实践[J].山东煤炭科技，2013（5）：29-30.

　　[2]贾昆，李永红，张铁军，等.大采高综采工作面跨断层开采[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2011（30）：46-49.

　　[3]唐宇，卢永涛，钱长彪.综采工作面过12 m翻顶断层回采技术实践[J].科技视界，2013（26）：395-420.

　　[4]潘艳军，高恒，仇锐.浅析采煤作业连续掘进设备过断层技术[J].科技创新导报，2020，17（13）：31.

　　[5]霍耀晶.采煤工作面过断层技术研究[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（7）：199-200.