綜采工作面過較大斷層技術實踐

文/趙海波

利用先進的頂板控制技術手段，直接通過落差5m的較大斷層，達到安全高效的施工目的，是擺在唐山開灤林西礦的一項技術難題。通過反復研究論證，林西礦確定了一套成功的方法，在1771中工作面采用綜合頂板控制技術，直接推采和提前掘巷通過了3~5m落差的正斷層，保證了安全高效施工，取得了較好的經濟效益。

一、工作面狀況

1771中工作面位于林西礦1700采區東翼，該面位于6、7煤層分合區，煤層結構復雜，含一層夾石厚度0.2～1.7m，其巖性為炭質泥巖和細砂巖。煤層傾角 22°～37°，煤層厚度 1.5～4.8m，平均厚度3.4m。直接頂為細砂巖，老頂為粉砂巖，直接底為粉砂質泥巖。

工作面沿煤層走向布置，傾斜長80m，走向長710m，平均采高2.8m，工作面使用MG-200/500采煤機落煤，使用ZY3200-13/32型液壓支架。工作面輸送機使用SGD-730/320型。

在距邊眼下運道390m，上風道410m處遇一條落 3.0～5.5m 的正斷層，傾角 56°，走向 113°，傾向23°。斷層交面線與采面交角較小，采面幾乎與斷層正面相遇。

二、過斷層方案選擇

第一種方案是工作面進行爆破掘巖法直接過斷層，即在工作面遇斷層面處合理調坡及順坡，預計工期1個半月；第二種方案是在斷層處重開切眼，工作面進行搬家，預計工期2個月。

對兩種方案經過技術上、經濟上及安全上對比論證，根據公司采掘銜接緊張的實際情況，煤炭儲量短缺，具備多年的頂板控制經驗和一定的技術支撐，認為第一種方案省工期，不留煤柱，沒有浪費資源，可提高回收率，多出煤1.5萬噸。第二種方案需要對支架及設備拆卸及安裝，需投入很大的人力、物力，并予掘80m切眼，僅搬家費用40萬元，從經濟效益上看，不停產多出煤1.5萬噸，創直接經濟效益940萬元。

綜上所述，第一種方案具有省時、省力、高效等諸多優點，所以選擇爆破掘巖法過斷層。

三、過斷層工藝

1.過斷層的定坡。回采期間由于工作面尾部先通過斷層，且上風道處落差3.0m，因此根據斷層性質、落差情況，在保證尾部與上巷巖石段正常搭接情況下，工作面進行挑頂（下部留底煤）施工，將采面巖石段定坡為10°～12°，這樣當工作面推至斷層面時，采面巖石段長度約為10m，隨工作面推進，巖石段逐漸下移，每進一個循環0.6m，巖石段下移10m，變坡時變坡點要接茬平緩，以保證支架平穩、溜子順平順直好使。

隨著回采過程中斷層與工作面相交，煤壁處出現巖石，需放炮處理。為減少出巖量和保證支架的穩定性，采高控制在2.0～2.2m，保證相交處上下各有5～10組架子與上下方緩慢過渡，溜子順平順直。

2.采面支架使用可伸縮頂梁支架，在過斷層時采煤機割煤后能及時支護頂板，有效地控制頂板冒落。另外，支架帶有調底油缸，每推進一刀，架子順坡抬腳。保證架子順坡推移。

3.采用化學聚合加固技術防漏、冒頂片幫事故，為過斷層破碎帶提供了安全保障；液充錨桿防片幫技術，也能有效地控制煤壁片幫，防止片幫造成的支架端面距加大，控制空頂距內頂板冒落，使工作面順利過斷層。

頂幫注化學劑（馬利散）有效地加固和密封處理頂板破碎和煤壁裂隙。其生產工藝流程為：在煤壁破碎區架前打眼→下注射管→下封孔器→注漿。 注漿孔眼深 4～5m，仰角 25°～30°，眼距 2～4m。封孔深度1.5m，注漿量以泵升壓到2MPa左右為準，一般每孔注漿50～150kg。

液充鐵錨桿進行護幫技術：利用煤電鉆垂直要片幫煤壁打鉆，距支架梁0.2～0.3m,必要時打雙排，第二排距梁0.8～1.0m。液充錨桿規格：3000×30mm空心卷鋼材。將液充錨桿插入孔內，將注液裝置與桿體尾端連接，向桿體注入乳化液，使桿體脹開，對煤體進行擠壓加固起到護幫、支撐頂板的作用。

4.下運道設置矸石窖，工作面過斷層巖墻時，大塊矸石運至窖內，這樣直接進行煤巖分離，避免了矸石上井，有利于提高煤質。

5.巖石爆破采用毫秒爆破工藝，使得一次爆破長度達到3～4m，可減少爆破時間，縮短巖掘過斷層工藝流程時間；同時使用擋矸簾、皮帶進行防崩支架及防矸石進入架間行人道，可完好保護支架和大量減少清理架箱的矸石。

通過采取上述工藝，經過努力，歷時45天，過斷層會戰圓滿結束，該隊完成產量1.5萬噸。說明采取上述工藝過斷層基本上對生產影響不大。這次過斷層的技術方案是成功的，為今后綜采設計大塊段、大儲量打下了堅實的基礎，同時也為高產高效工作面中遇斷層的處理積累了寶貴的技術經驗。

四、應注意的問題

1.過斷層的合理調坡和順坡，以減少巖量，并保證溜子好使及支架的穩定性。從而縮短過斷層的時間和過斷層的安全。

2.過斷層期間，架子要保證完好，不出現自動卸載現象，否則不易控制頂板。機組割完煤后，要及時拉架，滾筒過后伸縮梁馬上前伸，防止頂板破碎冒頂。

3.出現頂幫過于破碎，及時采取特殊維護措施。對硬幫煤壁打設液充錨桿非常必要，能有效地控制煤壁片幫，從而預防了煤壁片幫后頂板冒落事故的發生。液充錨桿的打設要及時，不要在冒頂后再打。同時視煤壁情況眼距控制在1m以內最好。幫錨桿打設各個循環要有交叉現象，即每打一次幫錨夠五個循環，而在采煤機割完四個循環時要及時打下一排幫錨。馬利散能有效地加固和密封處理頂板破碎和煤巖幫裂隙，能有效控制漏冒頂和片幫，頂幫出現隱患，要及時使用，以免出現大冒頂，難以治理。

4.巖掘采用毫秒爆破工藝，要根據巖性合理布置炮眼排間距及控制裝藥量，以保證一次爆破長度的爆破效果和防止對擋矸簾的損壞，以達到減少爆破時間，縮短工藝流程時間。打巖眼要使用2～3臺鑿巖機同時打眼，以縮短巖掘時間。

五、技術應用及經濟效益情況

林西礦綜采工作面使用可伸縮頂梁支架能夠及時支護頂板，同時采取注馬利散、液充錨桿防片幫技術有效控制冒頂片幫，采取合理調坡拉底挑頂方法，使綜采面完全順利采過斷層，擴大了綜采面儲量，減少了搬家次數，達到了提高單產、降低成本的目的。經濟效益方面：減少綜采工作面一次搬家費用40萬元，少掘一個80m、斷面18m2的巷道，費用42萬元；少停產1個半月，多出煤1.5萬噸，直接經濟效益982萬元，且減少煤炭損失1.5萬噸，效益亦很可觀，為今后采面利用大功率采煤機直接過斷層打下了基礎。