摘要：结合成庄煤矿3310工作面煤层赋存特点，介绍了综合机械化掘进通过断距超过断面高度的特大断层的施工技术，该技术的应用，既保证了施工的安全，又提高了掘进单进和劳动效率；并对施工中出现过的各类问题进行了认真的分析总结，为煤矿井下的相关工程施工提供借鉴。
关键词：掘进；特大断层；施工
1成庄矿井存在问题
成庄矿井是国家“七五”重点建设的大型项目，于1989年12月20日开始建设，于1997年9月19日正式验收移交投产，2000年达到矿井设计能力400万t/年，2005年经山西省煤炭工业局核定，成庄矿井生产能力为800万t/年，2008年经山西省煤炭工业局核定，成庄矿井生产能力为830万t/年。现开采的3号煤层位于山西组下部，沉积稳定，上距K8底界24.15m，下距K7顶面6.12m，距5号煤12.18m。3号煤厚5.68~7.20m，平均6.50m，硬度为2~4。含夹矸0~4层，夹矸厚度单层厚均小于0.35m，夹矸总厚一般小于0.50m。煤层顶板多为粉砂岩，少数为泥岩；底板多为泥岩，少数为粉砂岩。井田内发育有陷落柱、断层、矸包、褶曲等地质构造，分布规律不明显。采煤工作面采用液压支架控制顶板，掘进工作面采用锚喷支护或锚网梁联合支护控制顶板。支护工艺符合安全生产要求。但由于矿井地质构造复杂、巷道围岩条件不好、煤体疏松破碎等因素影响，顶板控制难度大，掘进工艺仍需不断改进。
2工程概况
3219巷为3310工作面进风巷，沿煤层底板掘进。3号煤煤层总厚度为5.72m，巷道顶板稳定。伪顶：含粉砂细粒砂岩，厚度为0.54m，灰黑色，泥质胶结，厚层状，分选良好，层面具植物化石；煤线，厚度为0.07m，煤，光亮型煤，镜煤为主，薄层状。直接顶：含粉砂粗粒砂岩，厚度为1.81m，灰黑色，泥质胶结，分选良好，中部及底部见保存中等之植物化石；中粒砂岩，厚度为0.6m，灰白色，石英、长石为主，含黑色矿物，泥质胶结，分选较差。老顶：含粉砂细粒砂岩，厚度为5.17m，灰黑色，泥质胶结，分选中等，厚层状，中下部具保存良好，细羊齿及输木化石，底部颗粒较粗。老底：含粉砂粗粒砂岩，厚度为8.95m，黑灰色，泥岩胶结，分选不良，夹薄层状灰白色细粒砂岩，微波层理发育。根据三维地震勘探及地质预报资料显示3219巷揭露主要断层为特大断层1条（最大断距6~7m，最小断距3~4m），断层具体情况见表1。
3巷道断面
考虑到施工设备及使用要求，巷道断面过断层设计为梯形，断面宽度上宽4.7m，下宽5.72m，掘进高度3.2m，掘进断面16.67m2，净宽上宽4.3m，下宽5.312m，净高3.05m，净断面14.66m2。断面图见图1。
4采取措施
过特大断层一般采取机掘架棚或炮掘架棚的方法通过，具体施工时采用机掘或炮掘应根据巷道断面内矸的硬度情况综合考虑确定。采取的具体措施如下。掘进机原理如图2所示。1）根据经验，成庄矿井井田范围内断层全部为正断层。2）采用双激光，巷道的中腰线各使用一个激光指向，方向精准，方便调校。3）每过断层10~20m利用检修班时间进行一次钻探，对通过断层的情况进行精确钻探，以确定工作面前方10~20m范围内的掘进坡度。4）过断层过程中，如果顶板破碎、煤体松软，且煤体不可锚时，采用架棚的支护方式。5）当顶帮煤体稳定、完整且岩体可锚时，仍然可以巷道原来的锚网、锚索联合支护。6）架棚临时支护采用顶上铺网、“2、5”眼临时支护，迎头悬挂防片帮护网，临时支护安全有效。7）当架棚段顶板压力显现时，及时在棚两侧打单体液压柱进行加强支护。8）采用我矿成熟的炮掘配合机组、皮带出矸工艺，炮掘过全岩断面断层日进2m四架棚。3219巷出煤系统为：工作面→机组→QZP-160A型桥式转载机→SJ-80型皮带1部→5103巷皮带。掘进机操作原理如图3所示。9）架棚支护技术要求。棚梁、棚腿要成一平面；卡缆、拉杆、背板基本成一直线。拉杆数量齐全不弯曲，不能出现明显的起伏、错位，背板背紧背牢。柱腿必须支到实底，柱窝不平时要设法找平，特殊情况可在柱腿下垫一个柱帽或用水泥浇筑。
5特大断层由上盘进入下盘或由下盘进入上盘的施工方法
如果不能提前确定断层断距大小，可以通过超前钻探预判断层上下盘的位置及煤层走向，提前破顶矸或卧底矸保证过断层时工作面平缓过度，待掘进到断层面位置，从断层面开始调整坡度上山或下山掘进。为减少破顶底矸厚度及全岩巷道的掘进长度，在满足巷道后期使用坡度的情况下，上下山找煤层的坡度应该尽量大，确保尽快进入全煤断面，恢复正常掘进。
6经验总结
在矿井加快发展的前提下，如何实现综掘快速掘进，尤其是快速通过各类断层、陷落柱，最大限度地提高单进水平，缩短采面接替准备的时间，才能为矿井衔接创造良好局面。结合3219巷过特大断层的具体情况，总结出了以下几方面经验。1）提前及过程中对巷道设计进行优化。在采面巷道设计中，应认真查看相邻巷道施工记录，要求在相邻巷道道施工时曾经出现的各类大型构造必须记录清楚。施工过程中一旦出现工作面出现断层、陷落柱，必须及时根据巷道用途修改巷道设计，可以拐弯的巷道可以施工往左或往右拐的横川，绕过直巷必须通过的断层或陷落柱，将各类断层、陷落柱等构造对快速掘进的影响降到最低。2）综掘机过断层时，应根据顶底板岩性，软矸可以采用机组配合割矸截齿截割通过；如顶底板岩石均较硬，应采用放振动炮，对顶底板硬岩进行局部破碎，再用160综掘机或侧装机配合SJ-80皮带出矸；对像3219巷断距达6~7m的大断层，全岩断面距离长达971m，就应该采用炮掘工艺过完全岩断面后，再恢复使用综掘机掘进煤巷，最大限度地保护好综掘机，防止过完构造价值几百万的综掘设备就需要上井大修了。3）根据顶底板岩性、煤岩体是否可锚选择合理的支护方式。如果巷道煤岩体可锚，可以间排距1m使用锚杆、索进行全锚支护，后期再按0.75m棚距架棚补强支护为主的方式；如果煤岩体不可锚，则只能采用0.5m棚距架棚支护，可以在顶上施工“2、5眼”超前锚杆铺金属网进行临时支护，方便进行架棚支护，可以确保安全快速通过断层。
7结论
1）综合机械化掘进技术是煤矿实现快速回采的必由之路。尤其是全岩地质构造条件下安全快速通过，是综掘快速掘进技术的一个瓶颈。2）成庄煤矿煤层埋深大，构造多，初期三维地震勘探存在不准确性，应结合千米钻机施工钻孔情况及采用行钻、履带式钻机等先进钻机加强后期补探，提前掌握巷道前方有无断层、陷落柱等构造，及时调整设计绕过。3）巷道掘进遇断层及陷落柱等构造时，必须提前正确预测断层上下盘或过完陷落柱后煤层顶底板位置，提前确定过断层或陷落柱的坡度，减少巷道破顶底矸的厚度及距离。4）加强过断层及陷落柱等构造时巷道支护质量的检查，每根锚杆索、每架棚都应认真检查，并做好相关记录，为相邻巷道通过断层、陷落柱提供经验数据。5）快速通过特大预防医学论文断层或陷落柱等构造技术是高产高效矿井必须的技术，对于全岩断面的断层或陷落柱等构造采用EBZ260岩石掘进机直接截割通过都是未来的发展方向和趋势。
作者：张明明 单位：晋煤集团成庄矿
