綜采工作面過斷層層位控制的探討和實踐

摘要：斷層是回采工作面常見的地質(zhì)構(gòu)造之一，也是采煤面安全生產(chǎn)和正常推采的最主要制約因素，加之斷層產(chǎn)狀變化和未被揭露的衍生支斷層等變化因素影響，更增加了安全回采的難度。為此，如何精確把握好回采工作面過斷層期間的層位控制，直接關系到過斷層是否成功，是否取得較好的安全技術效果和較高的經(jīng)濟效益。綜采二隊生產(chǎn)的3115面過F3113-23斷層期間，進行了關于層位控制技術方面的探討和實踐，取得了較好的效果。

關鍵詞：斷層 層位 采煤工作面 綜采

1 工作面地質(zhì)和裝備技術條件分析

1.1 地質(zhì)條件。工作面直接頂為泥巖，厚0.55-4.3m，層理較發(fā)育，易垮落；老頂為中、細砂巖，厚度為13.75-22.50m；直接底為泥巖，厚度為0.9-1.6m，遇水易泥化；老底為砂泥巖和細砂巖，厚度6.4-7.2m，層理發(fā)育，較堅硬。F3113-23斷層為正斷層，由3113面向本工作面延伸并基本呈線性遞減變化，貫穿整個工作面，與工作面推采方向夾角約65°。沿推采方向影響達50m，軌順揭露落差11.5m，運順落差3.0m。產(chǎn)狀為：F3113-23斷層傾向202°，傾角60°～70°，落差H=3.0～11.5m。

根據(jù)煤層厚度及頂?shù)装鍘r性分析，確定最大破巖厚度4.7m，破上盤頂2.0-2.5m，破下盤底2.7-2.2m。

1.2 裝備技術條件。上盤泥巖頂硬度系數(shù)f＜4，強力滾筒煤機可以直接截割破巖推采；下盤巖層硬度系數(shù)f＞4，必須采取放震動炮后煤機截割推采。仰采時，上覆巖梁相對下沉位移量大，工作面承載應力相對增加，煤壁易片幫，且支架仰采支護狀態(tài)較差，端面距超過規(guī)定，護幫效果差，因此，根據(jù)地層傾角，過斷層仰采角度不易過大，應選擇8°。同時，8°仰采角適合煤機、刮板運輸機運行良好。

2 層位控制設計

2．1 推采層位控制參數(shù)。

2．1．1 斷層走向。斷層走向根據(jù)綜采面兩巷揭露斷層產(chǎn)狀分析，已由地測部門基本確定。

2．1．2 斷層落差。該斷層落差從軌順向運順呈線性遞減變化，各點落差分布符合Hn=Hmax-（h/Lm）Х公式，由公式能夠計算出各選點落差。式中：Hn：表示選點落差（m）；Hmax：表示最大落差（m）。h：表示最大落差與最小落差之差；Lm：表示工作面長度（m）Х：表示從最大落差點開始選點距離（m），取0、10、20……170。

2．1．3 仰采角度。該塊段煤層傾角10°左右，根據(jù)采煤機等設備仰采能力和有利于頂板管理要求，確定仰采爬坡找層位角度為8°。

2．1．4 起坡距離。斷層落差＞煤厚（6.8m）+破頂厚度（2.0-2.5m）－采高（2.6m）區(qū)段，起坡距離為：煤厚（6.8m）+破頂厚度（2.0-2.5m）－采高（2.6m）/sin18°，斷層落差＜煤厚（6.8m）+破頂厚度（2.0-2.5m）－采高（2.6m）區(qū)段起坡距離為：實際落差/sin18°。

2．1．5 破頂?shù)缀穸群途嚯x。落差大于4.2m區(qū)段開始破頂，直至將易垮落泥巖頂全部破掉（2.0-2.5m）為止。破頂至砂巖頂以上區(qū)段開始破底。破頂?shù)拙嚯x由頂?shù)缀穸群脱霾山谴_定。

2．2 斷層面兩側(cè)受構(gòu)造力影響，地層傾角局部會發(fā)生陡變現(xiàn)象，因此，對局部變化情況應采取積極破頂?shù)状胧荒苡绊懻w推采層位。

2．3 斷層走向和產(chǎn)狀極易發(fā)生局部變化，干斷層附近易衍生支斷層，為此，必須在參考數(shù)據(jù)指導下，充分留有誤差空間。

2．4 工作面揭露斷層面后，要以斷層面煤巖層為標志層，合理確定過斷層期間推采層位。

3 影響層位控制的幾個問題

3．1 頂板管理。過斷層期間，頂板壓力大，破碎難于管理，易發(fā)生漏頂冒頂事故，從而導致液壓支架高度不夠，煤機無法正常飄刀割煤，起坡速度放慢，層位偏離設計標準，為此，應抓好頂板維護管理。

3．2 操作水平。煤機司機飄刀剎底操作水平直接影響層位控制的準確程度，因此，應加強煤機司機業(yè)務培訓，提高操作技能，質(zhì)量驗收員使用坡度規(guī)加強現(xiàn)場層位控制監(jiān)督，保證設計層位正確實施。

3．3 爆破破巖。需要爆破破巖區(qū)段，必須嚴格執(zhí)行好爆破技術要求標準，確保炮采推進的層位正確。

3．4 組織管理。過斷層期間的組織管理，也將影響著采位準確程度，固此，必須成立過斷層專門小組，理順關系，明確分工，統(tǒng)一指揮，責任到人，確保技術措施實施到位。

4 實踐評價

4．1 解決了采煤技術量化問題。過斷層實行數(shù)控管理，由技術的定性管理向定性定量管理轉(zhuǎn)化，確保了技術實施的可行性、可靠性和可操作性，保證了采煤技術執(zhí)行質(zhì)量水平。

4．2 保證了正常推采和少采矸石量。此層位控制方法的實施，避免了采煤事故發(fā)生，杜絕了因采煤問題而產(chǎn)生的生產(chǎn)安全隱患。因按設計精心組織施工，避免了失誤導致多采矸石問題。

4．3 提高了資源回收。利用過斷層宏觀調(diào)整和微觀數(shù)控方法，不僅保證正常采煤推進，還最大限度降低了丟底三角煤，最快最短距離進入另一盤煤層，增加放頂煤回收量，資源回收和經(jīng)濟效益顯著。

4．4 確保設備完好運轉(zhuǎn)，減輕設備磨損。過斷層易損設備，如何使用保護設備是過斷層需要解決的重要問題。3115面過斷層通過正確掌握層位，不但設備運行狀態(tài)良好，而且因少采矸石減輕設備的磨損破壞程度。

作者簡介：

李濤（1964-），男，山東棗莊人，大學文化，中共黨員，棗礦集團新安煤業(yè)公司安監(jiān)處處長，先后擔任采煤區(qū)隊、生產(chǎn)科長等職務，研究方向為煤礦企業(yè)安全技術理論實踐。