学文网摘要：由于煤矿开采的深入，断层的受到各种因素的影响，会出现严重的突水，对于煤矿的开采安全会造成影响，因此提高煤矿的开采技术，避免出矿井事故。本文主要分析了煤矿断层分类；突水因素；断层注浆加固技术，仅供参考与借鉴。
关键词：煤矿 断层 防水煤柱 开采回收
随着我国经济的发展，对于能源的消耗能力也在逐步提高，煤矿的开采技术已经得到了较大的提高，但是矿井出现突水后，会给煤矿开采的安全管理带来许多隐患，并会直接导致矿井的产量降低，甚至导致矿井报废，治理断层突水问题是该行业的重大技术课题。随着技术的不断更新，注浆法回收断层防水煤柱以其操作简单、安全性高、可靠性良好、技术先进、效果良好等诸多优点，而受到了较多的关注，成为发展前景广阔的施工工艺。
1 断层的分类
断层依据不同的标准，可以分为多种类型。如果以断层在上下盘对应移动的不同方向为标准，可以将断层分为不同的类型，即正断层、逆断层、平断层，各种类型断层的形式均有较大差异，具体分析如下：
①平断层。平断层是指某断面层较为挺拔，几乎成为直立状，而两侧的断层盘随着该断层的方向进行水平运动。
②逆断层。逆断层有一定的倾斜角，按照倾角的大小有可以细分为不同的类型，倾角大于45°时，为冲断层；当倾角在45°～25°之间时，为逆掩断层；当倾角在小于25°时，则为辗掩断层。如果将断层的导水性作为分类标准，则可以将断层分为导水断层及不导水断层。如果以断层的力学特性作为标准，则可以将其分为张开型断层和闭合型断层两大类。
2 断层突水的原因
2.1 内部因素分析
断层的地质特征、性能及周围地质环境对其导水性有着直接的影响，包括断层带周边岩体的富水率及其周边的含水岩层的岩性碎裂及裂缝发育情况、隔水层的厚度等，具体内容如下：
①断层带周边岩体的富水率。该因素不仅为突水提供了水源，也决定了水量的大小。
②含水岩层的岩性碎裂及裂缝发育情况。岩体的裂缝为突水的出现提供了物质基础及流动通道。
③隔水层的厚度。隔水层的厚度越大，隔水效果越好，反之则越差。④断层落差及倾角。断层的落差及倾角在一定程度上改变了隔水层的厚度，使之厚度不均匀，直接影响到煤矿开采的工作面及地层与含水层的接触程度。许多中小型断层，在平面方向及垂直方向上，厚度的波动较大，断层的倾角也会随之出现波动。
2.2 外部因素分析
除了上述内部因素意外，断层受到的外部因素影响则是其出现突水的直接动力，该外部因素主要包括两方面，即为煤柱规格和裂隙结构面状态，具体内容如下：
①煤柱规格。矿山自身会产生巨大的压力，在其的重压之下，能够使留置在断层内的保护煤柱断裂、破碎。而承压水正是通过该类断层的破碎或者断裂的部位，而渗透至工作面。因此，将保护煤柱设置一定的规格，使之能够足够承受山体的外部压力。该方法缺陷在于需要消耗较多的煤炭资源。
②裂隙结构面状态。煤层底板隔水层中的裂隙具有一定的特性，如分布无序、交错无度等，使岩体无法保持其完整性，并直接影响到其强度。煤层经过一定的挖掘、开采，以及支撑压力和静水压力的影响，会扩大岩体的裂隙结构面，而衍生出更多的裂隙或将原裂隙激活，各个裂隙之间可能相互连通，形成范围较大或者较为通畅的渗水通道。如果存在大量裂隙的结构面是连接到五灰含水层，承压水即会通过裂隙通道直接从底板渗透至工作面，形成突水。采煤区的底板与五灰含水层存在一定的间距，且五灰含水层的含水量也决定了突水的严重性，降低五灰含水层的含水量能够提高隔水层的厚度，保障安全生产。
3 断层带的注浆加固技术
3.1 技术原理
断层带的注浆加固技术即是先在断层带周围的岩体上钻孔，再将浆液注入该岩体内，将灰岩及周围岩体额岩溶裂隙进行大量的填充，并堵住裂隙，封死突水水源流动的通道及防止其自由移动，降低含水层的富水性，且能够使煤层底板隔水层强度提高，保证采煤矿井的施工安全。该施工原理的主要表现形式有以下几种：①将五灰含水层中注入浆液，该浆液会顺着岩溶中的裂隙不断的延伸到各个部位，并不断硬化、结节，将裂隙封死，达到将灰岩中的水分置换出来。
②在注浆时，需要给予浆液一定的压力才能使浆液沿着五灰水的通道进行移动，扩散达到一定的范围，将裂隙缩小或者直接封堵，降低五灰水对断裂带的水分供应量。
③注浆在巨大的压力下，通过薄灰裂隙，将隔水层中的导水裂隙安全封闭，胶结后，提高隔水层的强度。
3.2 施工工艺及流程
先在地面设置注浆站，制作出足量的浆液，并利用井下注浆管路将注浆置入井下，并在井上 对于注浆压力进行有效的控制。注浆的方式一般选择为连续注浆，是注浆量达到最大值，尽量扩大注浆的活动范围，并达到最大限度填充裂隙的目的。如果巷道出现漏浆、跑浆的现象，则可以选择间歇注浆的方式，间隔的时间一般为4～7 h。注浆材料一般选择FCL-C浆液，封闭空口时应使用水泥单浆液，提高封口的强度及密封性。在泵量上，需要先在钻孔后考察岩溶裂隙的发育情况、终孔的位置、实际涌水量等，设置泵量、泵压等参数。当裂隙发育较为成熟，则需要设置为全泵量；如果裂隙发育不佳时，设置为中泵量；注浆完毕后封孔，应设置为小泵量，孔口压力为水压的3倍左右，并持续20min。施工的一般流程为注浆施工前需要先进行20min左右的防水处理，控制水量，使之能够带出孔内的岩粉。检查并测试施工设备及注浆管路，试验压力一般选择是注浆压力峰值的1.5倍。如果岩体存在溶洞，则制作浆液是，应提高浆液的浓度；如果没有，则可以降低浆液的浓度。
3.3 断层防水煤柱安全回采技术
在断层防水煤柱回采的过程中，需要实施一系列措施，以保障回采的安全性，具体措施有以下几种：
①减低工作面来压大小。先在工作面打好一定量的放顶眼，在工作面推出一定距离后，开始人工放顶。
②施工检查。在工作面来压之前，需检验孔截门打开，可以通过泄水的方式减少压力，且能够防止承压水在矿井压力的影响下，穿透工作地板脆弱的裂隙而涌出来。
③提高推进度。在采矿区扩建车场，增加电机车数量，提高运输能力，并强化现场管理，提高工作面的推进度。
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