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CN113027440A - 一种综采工作面过斜交断层施工方法 - Google Patents

一种综采工作面过斜交断层施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种综采工作面过斜交断层施工方法。本发明利用顺槽和工作面等不同位置，采用不同型号的钻机进行超前探测，从而提前判定断层走向、不同空间位置处的落差以及顶底板岩性，最终根据综合探测成果合理制定过断层的施工方法，在工作面两顺槽揭露断层附近合理选择位置，利用探水钻机对断层走向和落差进行初步探测；当工作面推进至断层面约20m附近时利用气动钻机在工作面上进行精确探测，根据探眼见矸深度精确控制断层走向；利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对煤层顶底板岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况，在保证施工安全和提高工作面回采效率的同时，提高工作面回采速度，避免因回采速度慢造成采空区遗煤发火。

Description

一种综采工作面过斜交断层施工方法
技术领域
本发明涉及煤矿综采工作面过断层技术领域，具体为一种综采工作面过斜交断层施工方法。
背景技术
朱家峁煤矿属地质类型中等矿井，主采煤层为3号煤层，煤层赋存1000m-800m，矿井生产以来，偶有古河流冲刷及小型断层发育，虽然断层落差一般在3m以下，但由于煤层较薄，有时综采工作面会出现大面积割矸现象，对生产影响较大。
工作面两顺槽掘进过程中均揭露F1断层（落差约3m），该断层走向与工作面夹角约为45°，由于工作面宽度为200m，采用物探手段难以精确预测断层在工作面内部的走向及落差变化情况，且煤层顶板及底板硬度均为砂质泥岩，硬度f=6-7，煤机截割困难，为安全快速穿过该断层，为此我们设计了一种综采工作面过斜交断层施工方法。
发明内容
本发明提供一种综采工作面过斜交断层施工方法可以解决上述背景技术中的问题，本发明使用方便，运用科学可靠，带来的安全及经济效益均较高。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种综采工作面过斜交断层施工方法，包括初步探查断层走向及落差、查明断层具体走向及落差、分析断层对接层位与制定过断层方案，所述采工作面过斜交断层施工方法包括以下步骤：
步骤S1，初步探查断层走向及落差：在工作面两顺槽揭露断层附近合理选择位置，利用探水钻机对断层走向和落差进行初步探测，宏观了解断层在工作面内部的发育情况；
步骤S2，查明断层具体走向及落差：当工作面推进至断层面约20m附近时利用气动钻机在工作面上进行精确探测，具体为每5-10m沿煤层倾角施工一个探眼，根据探眼见矸深度（即为断层面位置）精确控制断层走向；
步骤S3，分析断层对接层位：利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对煤层顶底板岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况；
步骤S4，制定过断层方案：根据上述综合探测手段可以获取断层走向、倾角、落差及断层面对接的岩石层位，为保证工作面快速推进，采取“避硬就软”的方法制定过断层施工方案，根据实际情况可以采取提前提卧刀或被动提卧刀的方式。
优选的，在步骤S1中，由于斜交断层在工作面两顺槽掘进过程中揭露位置不同，可以选择在顺槽中选择适当的探测位置布置钻孔，钻孔可以对断层走向和落差进行探测。
优选的，在步骤S1中，由于探测长度大，本阶段的探测一般需要采用大功率探水或探煤钻机，通过探测可以从宏观上获取断层在工作面内部的发育情况，以便提前做好过断层准备工作。
优选的，在步骤S2中，当工作面推进至断层面约20m附近时，需要考虑是否提前提卧刀，因此本阶段利用气动钻机（可以采用泄压钻机）在工作面上进行精确探测。
优选的，在步骤S2中精确探测具体为每隔5-10m沿煤层倾角施工一个探眼，并随着工作面的推进循环开展探测工作，根据探眼见矸深度（即为断层面位置）精确控制断层走向。
优选的，在步骤S3中，利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对工作面内煤层顶底板上下各5m范围内的岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况，并做好记录，绘制顶底板岩石柱状图。
优选的，在步骤S4中，根据上述三个阶段综合探测手段可以获取断层走向、倾角、落差及断层面对接的岩石层位。
优选的，在步骤S4中，为保证工作面快速推进，采取“避硬就软”的方法，即制采取提前提卧刀或被动提卧刀的方式尽量让煤机截割软岩，少割硬岩，避免出现煤机截割困难或需要放炮处理的现象。
优选的，在步骤S1中设计钻孔要同时考虑探测断层落差及走向，设计钻孔探测成果要均匀覆盖工作面，做到有效控制。
优选的，当工作面推进至断层面约20m附近时，开始进行步骤S2探测。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用顺槽和工作面等不同位置，采用不同型号的钻机进行超前探测，从而提前判定断层走向、不同空间位置处的落差以及顶底板岩性，最终根据综合探测成果合理制定过断层的施工方法，在工作面两顺槽揭露断层附近合理选择位置，利用探水钻机对断层走向和落差进行初步探测；当工作面推进至断层面约20m附近时利用气动钻机在工作面上进行精确探测（每5个支架施工一个探眼），根据探眼见矸深度精确控制断层走向；利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对煤层顶底板岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况，在保证施工安全和提高工作面回采效率的同时，提高工作面回采速度，避免因回采速度慢造成采空区遗煤发火。
附图说明
图1为本发明综采工作面过斜交断层施工方法的流程图；
图2为本发明示例平面图。
图3为本发明示例平面解释图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种综采工作面过斜交断层施工方法，一种综采工作面过斜交断层的综合超前探测分析方法，包括初步探查断层走向及落差、查明断层具体走向及落差、分析断层对接层位与制定过断层方案，包括以下步骤：
步骤S1，在顺槽中选择适当的探测位置布置钻孔提前探测断层发育情况，通过探测可以从宏观上获取断层在工作面内部的发育情况，该项工作作为初步探测阶段。
探测位置要在断层面附近，同时现场要便于向工作面内部施工，设计钻孔要同时考虑探测断层落差及走向。
设计钻孔探测成果要均匀覆盖工作面，做到有效控制。
探测完毕后，收集数据利用CAD软件绘制平剖面图。
步骤S2，当工作面推进至断层面约20m附近时，开始进行本阶段探测，根据断层落差大小该距离并不固定，可灵活调整。
本阶段利用气动钻机（可以采用泄压钻机）在工作面上进行精确探测。
具体为每隔5-10m沿煤层倾角施工一个探眼，准确记录探眼见矸位置的深度。
将探眼见矸深度（即为断层面位置）绘制在CAD平面图上，精确控制断层走向。
步骤S3，利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对工作面内煤层顶底板上下各5m范围内的岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况，并做好记录，绘制顶底板岩石柱状图。
步骤S4中，根据上述三个阶段综合探测手段可以获取断层走向、倾角、落差及断层面对接的岩石层位。
为保证工作面快速推进，采取“避硬就软”的方法，合理采取提前提卧刀或被动提卧刀的方式尽量让煤机截割软岩，少割硬岩，避免出现煤机截割困难或需要放炮处理的现象。
通过采用上述综合探测和分析手段，制定合理的措施，过在保证施工安全和提高工作面回采效率的同时，提高了工作面回采速度，避免因回采速度慢造成采空区遗煤发火。
作为本发明的一个实施实例，在对1314工作面过F1断层施工时，具体根据如下步骤：
步骤S1，首先通过在1314工作面辅运顺槽和胶带顺槽选择施工地点，组织施工了探测断层走向和落差的钻孔。
探测走向的钻孔沿煤层倾角钻进，见矸后停止，即为断层面。
探测落差的钻孔仰角布置，通过穿盘（钻孔岩性由煤---矸---煤）来分析计算断层落差。
如不能实现穿盘（钻孔岩性由煤---矸---煤），则需调整施工角度重新施工。
根据探测情况，探测完毕后，收集数据利用CAD软件绘制平剖面图，作为断层分析的依据。
步骤S2，当工作面推进至断层面约20m附近时，开始进行本阶段探测，根据断层落差大小该距离并不固定，可灵活调整。
在该位置的工作面上距离预计断层面20-30m的区域每5-10m施工一个探眼，并随着工作面的推进循环开展探测工作。
由于工作面施工空间有限，施工过程中要尽量采用轻便型气动钻机。
钻孔见矸后一般可认为为断层面位置，如有异常需增加验证孔。
将探眼见矸深度（即为断层面位置）绘制在CAD平面图上，即可形成精确控制断层走向的资料。
步骤S3，利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对工作面内煤层顶底板上下各5m范围内的岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况，并做好记录，绘制顶底板岩石柱状图。
步骤S4中，根据上述三个阶段综合探测手段可以获取断层走向、倾角、落差及断层面对接的岩石层位。
为保证工作面快速推进，现场采取“避硬就软”的方法，合理采取提前提卧刀或被动提卧刀的方式尽量让煤机截割软岩，少割硬岩，未出现煤机截割困难或需要放炮处理的现象，工作面快速穿过了断层区域，保证了现场安全。
本发明通过以下步骤实现施工：步骤S1，初步探查断层走向及落差：在工作面两顺槽揭露断层附近合理选择位置，利用探水钻机对断层走向和落差进行初步探测，宏观了解断层在工作面内部的发育情况；步骤S2，查明断层具体走向及落差：当工作面推进至断层面约20m附近时利用气动钻机在工作面上进行精确探测，具体为每5-10m沿煤层倾角施工一个探眼，根据探眼见矸深度（即为断层面位置）精确控制断层走向；步骤S3，分析断层对接层位：利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对煤层顶底板岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况；步骤S4，制定过断层方案：根据上述综合探测手段可以获取断层走向、倾角、落差及断层面对接的岩石层位，为保证工作面快速推进，采取“避硬就软”的方法制定过断层施工方案，根据实际情况可以采取提前提卧刀或被动提卧刀的方式；在步骤S1中，由于斜交断层在工作面两顺槽掘进过程中揭露位置不同，可以选择在顺槽中选择适当的探测位置布置钻孔，钻孔可以对断层走向和落差进行探测；由于探测长度大，本阶段的探测一般需要采用大功率探水或探煤钻机，通过探测可以从宏观上获取断层在工作面内部的发育情况，以便提前做好过断层准备工作，在步骤S1中设计钻孔要同时考虑探测断层落差及走向，设计钻孔探测成果要均匀覆盖工作面，做到有效控制；当工作面推进至断层面约20m附近时，开始进行步骤S2探测，在步骤S2中，当工作面推进至断层面约20m附近时，需要考虑是否提前提卧刀，因此本阶段利用气动钻机（可以采用泄压钻机）在工作面上进行精确探测；精确探测具体为每隔5-10m沿煤层倾角施工一个探眼，并随着工作面的推进循环开展探测工作，根据探眼见矸深度（即为断层面位置）精确控制断层走向；在步骤S3中，利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对工作面内煤层顶底板上下各5m范围内的岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况，并做好记录，绘制顶底板岩石柱状图；在步骤S4中，根据上述三个阶段综合探测手段可以获取断层走向、倾角、落差及断层面对接的岩石层位；为保证工作面快速推进，采取“避硬就软”的方法，即制采取提前提卧刀或被动提卧刀的方式尽量让煤机截割软岩，少割硬岩，避免出现煤机截割困难或需要放炮处理的现象，其利用顺槽和工作面等不同位置，采用不同型号的钻机进行超前探测，从而提前判定断层走向、不同空间位置处的落差以及顶底板岩性，最终根据综合探测成果合理制定过断层的施工方法，在工作面两顺槽揭露断层附近合理选择位置，利用探水钻机对断层走向和落差进行初步探测；当工作面推进至断层面约20m附近时利用气动钻机在工作面上进行精确探测（每5个支架施工一个探眼），根据探眼见矸深度精确控制断层走向；利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对煤层顶底板岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况，在保证施工安全和提高工作面回采效率的同时，提高工作面回采速度，避免因回采速度慢造成采空区遗煤发火，具备一定的使用前景。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种综采工作面过斜交断层施工方法，包括初步探查断层走向及落差、查明断层具体走向及落差、分析断层对接层位与制定过断层方案，其特征在于，所述采工作面过斜交断层施工方法包括以下步骤：
步骤S1，初步探查断层走向及落差：在工作面两顺槽揭露断层附近合理选择位置，利用探水钻机对断层走向和落差进行初步探测，宏观了解断层在工作面内部的发育情况；
步骤S2，查明断层具体走向及落差：当工作面推进至断层面约20m附近时利用气动钻机在工作面上进行精确探测，具体为每5-10m沿煤层倾角施工一个探眼，根据探眼见矸深度（即为断层面位置）精确控制断层走向；
步骤S3，分析断层对接层位：利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对煤层顶底板岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况；
步骤S4，制定过断层方案：根据上述综合探测手段可以获取断层走向、倾角、落差及断层面对接的岩石层位，为保证工作面快速推进，采取“避硬就软”的方法制定过断层施工方案，根据实际情况可以采取提前提卧刀或被动提卧刀的方式。
2.根据权利要求1所述的一种综采工作面过斜交断层施工方法，其特征在于：在步骤S1中，由于斜交断层在工作面两顺槽掘进过程中揭露位置不同，可以选择在顺槽中选择适当的探测位置布置钻孔，钻孔可以对断层走向和落差进行探测。
3.根据权利要求1所述的一种综采工作面过斜交断层施工方法，其特征在于：在步骤S1中，由于探测长度大，本阶段的探测一般需要采用大功率探水或探煤钻机，通过探测可以从宏观上获取断层在工作面内部的发育情况，以便提前做好过断层准备工作。
4.根据权利要求1所述的一种综采工作面过斜交断层施工方法，其特征在于：在步骤S2中，当工作面推进至断层面约20m附近时，需要考虑是否提前提卧刀，因此本阶段利用气动钻机（可以采用泄压钻机）在工作面上进行精确探测。
5.根据权利要求1所述的一种综采工作面过斜交断层施工方法，其特征在于：在步骤S2中精确探测具体为每隔5-10m沿煤层倾角施工一个探眼，并随着工作面的推进循环开展探测工作，根据探眼见矸深度（即为断层面位置）精确控制断层走向。
6.根据权利要求1所述的一种综采工作面过斜交断层施工方法，其特征在于：在步骤S3中，利用锚杆钻机及风钻等简易探测工具对工作面内煤层顶底板上下各5m范围内的岩性进行探测，提前摸清岩石硬度、完整性等情况，并做好记录，绘制顶底板岩石柱状图。
7.根据权利要求1所述的一种综采工作面过斜交断层施工方法，其特征在于：在步骤S4中，根据上述三个阶段综合探测手段可以获取断层走向、倾角、落差及断层面对接的岩石层位。
8.根据权利要求1所述的一种综采工作面过斜交断层施工方法，其特征在于：在步骤S4中，为保证工作面快速推进，采取“避硬就软”的方法，即制采取提前提卧刀或被动提卧刀的方式尽量让煤机截割软岩，少割硬岩，避免出现煤机截割困难或需要放炮处理的现象。
9.根据权利要求1所述的一种综采工作面过斜交断层施工方法，其特征在于：在步骤S1中设计钻孔要同时考虑探测断层落差及走向，设计钻孔探测成果要均匀覆盖工作面，做到有效控制。
10.根据权利要求1所述的一种综采工作面过斜交断层施工方法，其特征在于：当工作面推进至断层面约20m附近时，开始进行步骤S2探测。
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