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工作面过断层浅析

一、引言

在采矿领域，断层作为一种常见且复杂的地质构造，始终是采矿作业面临的重大挑战。它犹如隐藏在地下的“暗礁”，给开采工作带来了诸多不确定性和风险。

从地质构造角度来看，断层是地壳运动的产物，其形成过程伴随着岩石的破裂、错动和位移。这使得断层区域的岩石力学性质变得极为复杂，与周围正常岩体存在显著差异。这些岩石往往破碎、节理裂隙发育，导致其强度大幅降低，稳定性极差。当采矿作业遭遇断层时，首先面临的便是顶板垮落的风险。由于断层带岩石破碎，难以承受上方岩体的重量，稍有扰动就可能引发顶板坍塌，对井下作业人员的生命安全构成直接威胁。

断层还会对采矿设备造成严重损害。在过断层过程中，由于岩石的硬度、结构等变化无常，采煤机、掘进机等设备需要频繁调整工作参数，这不仅增加了设备的磨损，还容易导致设备故障，影响生产效率。而且，断层还可能改变煤层的赋存状态，使采煤作业变得更加困难，甚至可能导致煤炭资源的损失。

正因如此，如何安全、高效地通过断层，成为采矿工程中亟待解决的关键问题。深入探讨过断层方法及技术要点，对保障采矿作业的顺利进行、提高资源回收率、降低安全风险具有重要的现实意义。

二、常见过断层方法

面对断层这一复杂的地质构造，采矿工程师们经过长期的实践与探索，总结出了多种行之有效的过断层方法。每种方法都有其独特的适用场景和技术要点，需要根据具体的地质条件和开采要求进行合理选择。

（一）搬家跳采

当工作面遭遇落差和影响范围较大的垂直或斜交断层时，搬家跳采成为一种可行的解决方案。以某煤矿的实际案例来看，该矿的712综采面中部被一条落差达7.5m的正断层纵切为东西两个块段。在这种情况下，若强行开采过断层，不仅会面临爆破药量难以控制、爆炸击物危险、截齿损耗大等问题，还可能因推进缓慢、岩硬块大导致转运不便，以及防火处理和筛选精洗难度增加等一系列难题。经过技术论证，该矿最终采用搬家跳采的方式，将712（A）面的设备拆卸搬家到712（B）面切眼安装。

具体实施步骤为：首先，在断层前方重新掘开切眼，这需要精确的地质勘探和测量，确保新切眼的位置和方向符合开采要求。然后，将工作面设备，包括采煤机、刮板输送机、液压支架等，小心地拆卸并搬运至新切眼。在搬运过程中，要注意保护设备，避免碰撞和损坏。同时，还要合理安排运输路线，确保设备能够顺利运输到位。最后，在新切眼完成设备的安装和调试，使其恢复正常生产。

这种方法虽然能够有效躲避断层的影响，但也存在一些弊端。设备的拆卸、搬运和安装需要耗费大量的人力、物力和时间，会导致生产中断一段时间，影响煤炭的产量。而且，在设备搬运过程中，还存在一定的安全风险，需要严格遵守操作规程，加强安全管理。

（二）开掘绕道

当工作面某一端遇到难以通过的断层时，开掘绕道是一种有效的应对策略。某矿在开采过程中，工作面端部遭遇一条断层，若直接通过，可能会导致顶板垮落、设备损坏等严重后果。于是，该矿采用了开掘绕道的方法。

具体操作是，首先利用先进的地质勘探技术，如三维地震勘探、瞬变电磁法等，精确探明断层的影响范围，包括断层的走向、倾角、落差以及断层带的宽度等参数。然后，根据探明的断层影响范围，设计并开掘绕道。绕道的设计要充分考虑到后续开采的便利性和安全性，确保工作面能够顺利缩短或延长，甩掉断层影响区域。在开掘绕道时，要注意支护工作，防止巷道坍塌。采用锚杆、锚索、喷射混凝土等联合支护方式，提高巷道的稳定性。

开掘绕道虽然可以避免直接过断层带来的风险，但也需要投入一定的人力、物力和时间进行巷道的开掘和支护。而且，绕道的存在可能会改变原有的开采布局，增加煤炭运输的距离和难度，需要合理规划运输系统，确保煤炭能够及时、顺利地运出。

（三）直接硬过

当断层落差小于工作面采高的2/3，其影响范围在30m以内，且断层上下盘岩石的硬度系数f＜10时，在使用强力采煤机的条件下，或者采用松动爆破的辅助手段，可适当降低原工作面采高直接过断层。以某矿为例，该矿在开采过程中遇到一条断层，经测量，断层落差小于采高的2/3，影响范围在30m以内，且断层上下盘岩石的硬度系数f＜10，于是决定采用直接硬过的方法。

在直接硬过断层时，需要注意以下几点：一是采煤机的选择至关重要，要选用功率大、破岩能力强的采煤机，以确保能够顺利割破岩石。二是要严格控制采高，根据断层的实际情况，适当降低采高，减少破岩量，同时保证支架的稳定性。三是在破岩过程中，若岩石硬度较大，采煤机难以直接割破，可采用松动爆破的方法，预先松动岩石，但要注意控制爆破药量，避免对周围岩体和设备造成过大的破坏。四是要加强顶板管理，及时支护断层带顶板，防止漏垮。采用超前支护、加强支架支护强度等措施，确保顶板的安全。

直接硬过的优点是可以减少设备搬迁和巷道开掘的工作量，节省时间和成本，能够保持生