综掘机快速掘进过断层带技术的应用及总结

综掘机快速掘进过断层带技术的应用及总结
周光勇
内容摘要：为提高掘进机械化装备水平，实现掘进安全、高效，确保矿井生产接替正常。

杉木树煤矿在该矿掘进六队施工的N26轴部B煤层运输大巷引进一台EBZ-160加强型悬臂式纵轴掘进机进行掘进。

因受地质构造影响，现巷道顶板破碎、围岩稳定性差，严重制约了该巷机械化水平的发挥。

为充分利用现有资源，该掘进面在遇正断层时，采用“后退卧底法”安全、快速的过断层带，本文就该技术的应用进行总结。

关键词综掘机快速掘进过断层带
一、掘进地质条件
N26轴部B煤层运输大巷位于树木树矿井内滥泥坳向斜轴部，四周断层环绕，内部断层较发育且B煤层整体有薄化、分层现象。

该巷从N26边界探煤上山内挂口往西施工1078m揭露一正断层，断层产状为：倾向122°，倾角71°，落差大于5m。

从断层揭露点以西100m都在构造影响范围内，由于受断层影响，该巷煤层薄化严重（巷中煤厚仅0.3m，局部段煤层已断失）。

综掘机施工过程中基本顶为沙质泥岩，下软上硬。

同时，由于该区裂隙发育，使得该段巷道水文地质条件复杂，为巷道顶部支护管理带来困难。

二、断层预测技术
在掘进过程中，前方隐伏的断层往往造成另一盘的煤岩层变化，当断层落差较大时，便无法看到断层另一盘的煤层，因此确定断层性质和寻找失翼煤层便成为该巷掘进工作的重中之重。

在该巷掘进中，地质人员采用以下方法确定断层的性质及煤层赋存情况。

（一）煤岩层层位对比法
通过对巷道围岩的分析，结合矿井煤层的标志层以及煤层的顶、底板岩性特征，对已揭露出的断层盘煤岩层位进行对比分析，从而确定断层的性质和断距，据此可寻找失翼煤层。

（二）规律内推法
通过对本矿长期积累的断层资料和所掘邻近巷道的地质条件进行分析，确定新揭露出的断层性质，寻找失翼断层。

（三）钻孔勘探法
根据地质钻孔揭露的实际情况，结合矿井的煤层特征，准确的分析出断层的性质、落差以及现有掘进面至失翼煤层的距离，进而得出巷道下一步的施工方案。

ZKB1 +15°
ZKB2 0°
补ZKB3 -8°
ZKB3 -15°
ZKB4 -30°
B4上
ZKB5 +30°
N26轴部运输巷地质钻孔设计剖面图
1：500
B 4煤层
B4煤层
三、快速过断层施工方案
通过地质资料分析确定该断层为下压正断层后，决定从断层揭露点开始采用“后退卧底法”，即断层下盘卧底、上盘挑顶，严格按腰线设计进行施工。

下盘卧底超高段及时施工“锚+网+喷”支护，下盘挑顶施工必须保证巷道设计高度。

同时，在断层破碎带巷顶、帮补打锚索进行强化支护（综掘机卧底施工详见下图）。

卧底施工期间，有部分露头硬岩时，首先截割周围部分，使其自然坠落。

综掘机截割时不准超负荷作业，综掘机行走时不准进行截割，防止加大截割载荷造成截割头减速箱损坏。

在截割时，特别是在截割坚硬岩石时，要使综掘机铲板及后支撑接地良好，减少震动，防止截割齿超前磨损影响截割效率。

综掘机过断层施工工艺的优化，避免了综掘机直接截割巷中坚硬的岩石，缩短了过断层的时间，有效的减少了综掘机截齿的磨损度。

四、相关配套设备
综掘机过断层期间采用松动爆破协助法，即先采用眼孔爆破的方式将岩石分裂，以易于截割头直接截割，避免了综掘机直接截割完整坚硬的岩石，减少了综掘机截割负荷，缩短了过断层时间。

综掘机掘进产生的矸石采用综掘机装载，通过巷内二条皮带转运至该巷挂口处，再用1t矿车将矸石运至地面矸场。

实现了掘进工作面连续运输，减少了排矸时间，有效的提高了该工作面的单产单进，同时也减少了机电事故
的发生（具体机电设备详见下图）。

机械设备配备表
巷道设计净宽为4.0m，设计净高为3.0m，经计算采用φ18×2000mm的钢筋锚杆和钢筋网等进行支护。

顶部采用钢筋锚杆配合4000×800mm的钢筋网，按730×800mm间排距进行布置，帮部采用钢筋锚杆配合1600×800mm 的钢筋网，按730×800mm间排距进行布置。

由于断层带围岩破碎，需在现有的支护基础上补打锚索进行强化支护（特别是卧底段巷道高度＞3.5m），锚索规格为φ15.24×5400mm，顶部采用“一梁二锚”和“单锚索”进行强化支护，具体布置形式详见下图所示。

巷道采用综掘机卧底后超高，顶部锁口支护采用钢筋锚杆配合“一梁五锚”成品钢带沿巷道走向进行布置，锚杆的间排距为750×800mm，具体布置方式详见下图所示。

六、注意事项
1、根据钻探分析断层的性质和失翼煤层距卧底处的距离及层位关系，结合该巷的用途，合理的设计卧底后巷道掘进坡度，尽量减少过断层岩石工程量。

2、搞好断层带应力集中区的支护设计，根据巷道的设计尺寸及围岩性质，合理的选择支护材料的型号及种类，如：N26轴部运输巷使用的锚索型号有φ15.24×5400mm，φ15.24×8400mmm两种。

3、搞好超高段巷帮支护，当巷帮高度＞3.5m，采用“一梁二锚索”对巷帮进行强化支护。

4、重新揭露失翼煤层前，必须制定专项的揭煤措施，施工单位严格按揭煤措施相关规定执行（揭煤措施必须包含探掘、瓦斯预测等内容）。

七、结论
井巷布置应尽量避开地质条件复杂区域，以减少对掘进的影响。

施工单位在掘进时必须充分利用现有资料。

杉木树煤矿掘进六队在掘进时遇断层，首先采用钻探确定断层的性质，再利用综掘机对该巷碛头10m段巷道进行卧底，再按-12°定向施工，减少了过断层岩石工程量。

采用皮带排矸，实现远距离连续运输。

该巷过断层带期间的单产进尺、掘进工效等主要生产技术指标均得到大幅度提高。

不仅解决了复杂地质条件下综掘机的使用问题，同时也提高了综合月进尺，为下一步远距离综掘巷道过断层施工，积累了许多宝贵的技术参数及操作经验，其社会效益是十分显著。