煤矿井下采煤工作面过断层技术分析

摘要： 本文围绕煤矿井下采煤工作面过断层这一关键技术难题展开深入探讨。首先阐述了断层对采煤工作的多方面影响，包括地质构造复杂化、顶板管理难度增大、瓦斯与水患风险加剧等。接着详细分析了当前常用的过断层技术手段，如调整采煤工艺、加强顶板支护、运用超前探测与防治水技术等，并深入探讨了各技术实施过程中的要点与注意事项。旨在为煤矿井下安全生产提供系统的技术指导，助力采煤工作高效、安全地通过断层区域，保障煤炭资源的稳定开采。

关键词：煤矿井下；采煤工作面；断层；采煤工艺；顶板支护

引言

在煤矿开采过程中，断层作为一种常见的地质构造，给采煤工作面的正常推进带来诸多挑战。由于断层的存在，使得煤层的连续性遭到破坏，煤层厚度、倾角、顶板条件等发生突变，极大地增加了采煤作业的难度与危险性。因此，深入研究采煤工作面过断层技术，对保障煤矿安全生产、提高煤炭资源回收率、降低生产成本具有至关重要的意义。

1.断层对采煤工作面的影响

1.1地质构造复杂化

断层的出现致使采煤工作面周边地质构造变得异常复杂。煤层可能出现错动、重复或缺失现象，这不仅干扰了正常的采煤规划，使采煤工艺难以按照既定流程实施，还增加了地质资料的解读难度，要求地质人员具备更高的专业素养，精准判断煤层的实际走向与分布，为后续开采提供可靠依据。例如，原本连续的煤层因断层作用被分割成多个小块段，开采顺序与方法都需重新调整，否则容易造成煤炭资源浪费或开采效率低下。

1.2顶板管理难度增大

断层附近的顶板岩石完整性遭到破坏，节理裂隙发育，岩石强度降低，顶板的稳定性极差。在采煤过程中，顶板极易发生垮落事故，对井下作业人员的生命安全构成严重威胁。而且，为了确保顶板安全，往往需要增加支护强度与密度，投入更多的支护材料与人力，这无疑加大了生产成本。同时，复杂的顶板条件还可能导致支护失效，引发连锁反应，进一步恶化作业环境。

1.3瓦斯与水患风险加剧

断层通常是岩石破碎带，为瓦斯的积聚与运移提供了通道，使得工作面瓦斯涌出量不稳定，局部区域瓦斯浓度可能骤升，增加了瓦斯爆炸与突出的风险。此外，断层还可能沟通含水层，使地下水涌入采煤工作面，引发水患。水的涌入不仅会淹没工作区域，损坏设备，还可能导致煤壁片帮、顶板垮落等次生灾害，严重影响采煤作业的连续性与安全性。

2.采煤工作面过断层的技术手段

2.1调整采煤工艺

（1）炮采工艺的适应性调整

在面对落差较小的断层时，炮采工艺可通过合理调整炮眼布置、装药量等参数来适应煤层变化。对于煤层变薄区域，适当加密炮眼、减少装药量，以避免崩坏顶板与煤壁；而在煤层变厚处，则可加大装药量，提高落煤效率。同时，严格控制放炮顺序，采用分段起爆方式，减少对顶板与围岩的震动破坏，确保工作面的稳定性。

（2）综采工艺的优化

对于采用综采工艺的工作面，过断层时需对采煤机的截割参数进行优化。根据断层落差与煤层倾角，调整采煤机的滚筒高度、卧底量与挑顶量，使采煤机能顺利割煤，避免刮板输送机出现上窜下滑现象。此外，合理控制采煤机的牵引速度，在断层附近放慢速度，精细操作，保证煤壁的平整度，防止因截割不当引发顶板事故。

2.2加强顶板支护

（1）单体液压支柱支护强化

在断层破碎带区域，顶板支护至关重要。单体液压支柱因其灵活性与较强的支撑能力被广泛应用。加大支柱密度，缩小排距与柱距，形成密集的支护体系，增强对顶板的支撑力。同时，确保支柱的初撑力达到设计要求，采用液压升柱器及时补液，防止顶板下沉。另外，对支柱进行连锁，提高支护结构的整体性，抵御顶板来压。

（2）液压支架支护优化

对于综采工作面，液压支架是顶板支护的核心装备。过断层时，根据顶板的破碎程度与煤层变化，调整液压支架的参数。降低支架的初撑高度，使其能更好地适应煤层变薄的情况，避免支架出现“压死”现象；加大支架的工作阻力，通过增设安全阀、提高泵站压力等方式，增强支架对顶板垮落的抵抗能力。同时，加强支架的维护与检修，确保各部件灵活可靠，及时更换损坏的密封件与千斤顶，保证支架的支护性能。

2.3运用超前探测与防治水技术

（1）超前探测技术

为提前掌握断层的详细信息以及前方的地质与水文情况，采用多种超前探测技术。地震波反射法可初步探测断层的大致位置与走向，瞬变电磁法能有效探测含水层的分布与富水性。通过综合运用这些技术，绘制精准的地质与水文地质剖面图，为采煤工作面过断层提供详细的数据支持，以便提前制定应对策略。

（2）防治水技术

一旦探测到断层可能导水，立即采取防治水措施。在靠近断层的区域布置排水系统，增加排水能力，确保涌水能够及时排出。同时，采用注浆堵水技术，对断层破碎带进行注浆加固，封堵导水通道，减少地下水涌入工作面的风险。注浆材料的选择应根据断层特性与水文地质条件确定，确保注浆效果的持久性与可靠性。

3.采煤工作面过断层技术实施要点

3.1地质资料精准分析

在采煤工作面接近断层前，组织专业地质人员对地质资料进行反复研究与核实。结合井下实际揭露情况，修正断层参数，如落差、走向、倾向等，绘制精确的地质平面图与剖面图。这不仅有助于合理选择过断层技术方案，还能提前预估可能出现的风险，制定针对性的防范措施，确保采煤工作有条不紊地进行。

3.2施工过程严格监控

在实施过断层技术过程中，加强现场施工监控。安排经验丰富的技术人员与安检人员全程跟班，对采煤工艺的执行、顶板支护的质量、防治水措施的落实等进行实时检查。一旦发现问题，如顶板出现微小裂缝、支护构件松动、排水不畅等，立即责令停工整改，消除隐患后再继续作业，确保施工安全与质量。

3.3人员培训与应急准备

针对过断层作业的特殊性与危险性，对井下作业人员进行专项培训。培训内容涵盖过断层技术要点、顶板管理知识、瓦斯与水患防治措施、应急逃生技能等，提高作业人员的安全意识与操作技能。同时，制定完善的应急预案，配备充足的应急救援物资，定期组织应急演练，确保在突发灾害发生时，能够迅速响应，减少人员伤亡与财产损失。

3.4设备维护与管理

过断层期间，采煤设备面临更大的运行压力，因此要加强设备维护与管理。在设备进入断层区域前，对采煤机、刮板输送机、液压支架等关键设备进行全面检修，确保设备性能良好。在施工过程中，安排专人负责设备巡检，及时发现设备故障隐患，如刮板输送机链条松动、液压支架密封件泄漏等，并及时进行维修。同时，根据设备的运行状况，合理调整设备的运行参数，如采煤机的牵引速度、液压支架的支护频率等，延长设备使用寿命，保障采煤工作的连续性。

结论

煤矿井下采煤工作面过断层是一项复杂且极具挑战性的工作，需要综合运用多种技术手段，并严格把控各个环节。通过精准分析地质资料、合理调整采煤工艺、强化顶板支护、运用超前探测与防治水技术，以及加强施工监控、做好人员培训与应急准备以及设备维护与管理，能够有效应对断层带来的诸多问题，实现采煤工作面安全、高效地通过断层区域。在未来的煤矿开采中，随着科技的不断进步，新的过断层技术与装备将不断涌现，煤矿企业应持续关注行业动态，积极引进与应用先进技术，进一步提升过断层作业的安全性与经济性，为煤炭行业的可持续发展奠定坚实基础。

参考文献

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