抬刀留底煤 “跨越式”過斷層在S6—2工作面應用

摘要：常村煤礦是潞安礦業（集團）公司下屬的特大型礦井，現年產600萬噸。隨著采掘工程延伸，地質條件變得更加復雜，回采工作面地質構造復雜多變，S6采區最為突出，S6—2工作面在巷道掘進過程中揭露了一條橫跨整個工作面的大斷層，皮帶順槽和回風順槽斷層揭露位置水平距離長達125米，成為回采期間制約安全生產的瓶頸問題。以往我礦綜采工作面過斷層一般采取放炮、破底、開二次切眼等方法過斷層，采取以上方法過斷層對設備損傷比較大；放炮、破底改變了回采工藝，回采速度慢，同時進入大溜靠近煤墻作業環節較多，惡化現場安全生產條件；開二次切眼影響煤炭回收率，增加綜采工作面搬家倒面頻率，不能滿足安全高效生產需要，也不利于現場安全管理。

關鍵詞：地質條件 斷層 安全高效

1 S6—2工作面概況

S6—2工作面采用走向長壁后退式、綜合機械化放頂煤的采煤方法。工作面走向長1006米，傾向長209.5米，煤厚5.84米，循環進尺0.75米，采3米放3.22米，實際采放比1：1，配備了135組ZFS6000/17/33型液壓支架和三組ZPT6500/19.5/34型端頭架。軌道順槽在距回風下山730米揭露了Fj110斷層，落差約2.3米，該斷層橫跨整個工作面，一直延伸至皮帶順槽。具體斷層參數如圖所示。

2 過斷層工藝確立

以往，本礦回采工作面過斷層慣性選擇采煤機割底板破底、留底煤與采煤機割底板相結合方法過斷層，使用這兩種方法過斷層對設備損傷相當大，留底煤工作面平整度難以掌握，時常出現頂不出前溜和局部冒頂事故，同時無形中加大清煤工作量，影響正常移架等工序連接，勢必影響工作面安全生產和礦井整體生產銜接計劃。通過總結以往過斷層出現問題，從管理方面和技術方面尋找原因，發現在技術工藝方面存在缺陷，致使現場實際操作出現管理漏洞。提出了打超前探，探測工作面特定區域斷層落差，超前起刀過斷層管理辦法，即采取抬刀留底煤“跨越式”過斷層，采取這種方法可以杜絕了采煤機割巖石現象，解決了設備損壞問題；沿頂板推進，以頂板作為參照物，解決了工作面平整度難題，對于伴生的落差小斷層可以“連帶”一次性通過，可提高工藝工序效率；同時未引起采煤工藝變化，現場操作熟練，能夠保證過斷層動態工程質量和安全作業。

3 過斷層總體實施方案

工藝：挑頂→抬刀留底煤→隨齊機尾段見底板區→找頂沿頂板推進→平推過斷層面→找底。

挑頂：準備留底煤區域的前兩刀開始挑頂，每次挑頂100毫米；避免剛留底煤前溜后仰狀態下無法挑頂，影響工作面整體支架平整度和高度。

抬刀：軌順推進至距斷層20米時，120#架往機尾抬刀隨齊巷道；隨著生產推進逐步向機頭方向抬刀，每循環抬100—120毫米并增1架留煤區。

隨巷道平推：軌順推進至距斷層面3米，前溜機尾放平，130#往機尾段開始平推。

隨齊機尾段見底板區：隨著工作面推進，排尾架附近見底板后（該處過斷層面），此時120#往機尾留底煤區段與軌順巷道相隨齊。

找頂沿頂板推進：隨著工作面抬刀留底煤厚度增加，頂部煤急劇變薄，采煤機割煤過程中出現留不住頂煤現象，現場出現局部漏空高冒現象，此時繼續抬刀留底煤找頂沿頂板推進。

平推過斷層面：隨著工作面推進，斷層面機尾方向沿底板推進，斷層面往機頭方向20架范圍內與機尾段隨齊；根據地測科提供資料分析，每循環從機尾向機頭放正一組支架。

找底：工作面推過斷層面后落刀找底，每次落刀幅度不得超過100毫米，避免出現“超挖”，導致出現頂不出前溜。

4 受影響的工序工藝

4.1 工作面采高控制

在斷層面附近煤層厚度相對明顯變薄，且頂板有向下傾斜趨勢。沿著頂板推進過程中，隨時關注頂板傾斜角度變化，采煤機司機根據頂板傾斜角度來調整控制采煤機滾筒掃底高度，控制采煤機割煤高度在3.0—3.1米之間。同時在抬刀區域與平推區域交叉拐點處，采煤機司機控制后滾筒高度不力，最易發生采高不夠現象，采煤機司機在拐點處，提前調整后滾筒高度，保證支架平整度和采高高度，進而達到頂板管理的目的。

4.2 皮帶順槽老塘放頂

皮帶順槽推進過斷層面后，該處頂板因斷層分開，隨著生產推進皮帶順槽老塘會出現小距離頂板懸頂；同時因為斷層影響斷層面巷道頂部見巖石，進入老塘垮落的煤、巖石膨脹后無法填充滿老塘。在機頭備刀期間，在排頭1#架中柱往前將巷道頂部頂部外幫三個、幫頂角錨桿螺絲退掉，同時退掉頂部錨索；在排頭1#架前退頂部里幫的兩個錨桿絲，降低斷層面往前頂板主動支護強度，加速煤層與直接頂離層，為老塘頂板垮落打基礎。

在機頭錯刀拉架過程中，液壓支架工拉架之前，來回升降支架尾梁，擾動和擠壓頂煤，同時拉架不要一次性拉到位，多次升降尾梁擾動頂板，促使頂煤及直接頂伴隨著拉架一起慢慢帷落下來。

4.3 留底煤區域范圍控制

臨近斷層面時會出現煤層變薄現象，留底煤范圍大小直接影響工作面頂板管理。抬刀留底煤區域太小會出現起坡角度過大，支架傾斜，拉后溜過程中極易出現漂刮板事故；留底煤區域太大會拉長工作面過斷層影響范圍，增加清煤工作量，同時不利于現場頂板管理。在S6—2工作面過斷層期間，根據刮板輸送機縱向允許起伏幅度，核定抬刀范圍為20組支架，同時沿著頂板推進區域核定為20組支架，可以避免引斷層出現的特殊地質構造，增加現場實際操作難度和頂板管理難度。

5 變化環節管理措施

5.1 抬刀幅度控制

工作面抬刀留底煤每次抬刀幅度控制在100—120毫米，在采煤機電機連接筒上安設一個檢測參照儀，該檢測儀有兩種方法反映抬刀幅度（1）中心位置“垂直指針”，隨著搖臂起降掛錘或左或右擺動，垂直線對應量角器角度度數，根據擺動偏轉角度來判斷抬刀幅度。在現場實際試驗當量角器讀數在80刻度時，采煤機滾筒抬刀幅度為100mm。

5.2 煤墻片幫控制和加寬預防

在斷層面揭露區域出現煤墻片幫或滑坡，現場及時超前移架。超前移架后逼幫板仍不能逼幫時，“垂直煤墻打設大板單體柱”替代逼幫板逼幫，控制現場片幫區域進一步加寬和加長。

現場準備了30根2.8米單體柱和20根3.8米懸浮柱；2.8米單體柱前、后兩節分別制作了“前松后緊”兩個卡箍，前卡箍懸吊在前梁下掛耳上，后卡箍與前梁千斤頂相固定，煤墻需要打設逼幫料時只需講單體柱向前推，單體柱尾部頂在前梁千斤頂前座，即可進行打柱作業。①同時檢修班每班根據斷層面竄動情況，將單體柱前移，隨時做好煤墻防片幫管理準備工作。②單體柱使用前、后兩根鏈環懸掛，一松一緊有效對單體柱進行防護，無需現場臨時找護繩拴護繩，減少現場作業單體柱防落環節。

5.3 防塞死支架框架

工作面抬刀留底煤期間，拉架過程中極易造成塞死支架框架，造成頂不出溜現象。①生產班每班必須保證5名清煤工，有兩人專職負責留底煤區域清煤。②清煤必須保證推移梁下方50毫米無堆煤，驗收員現場驗收以“推移梁下穿過鐵鍬拉回來不帶煤”為標準進行驗收。③采煤機上準備小錘、直改錐、1.5米鏈等工器具，為現場采取水沖和摘架處理塞死框架準備好工器具。

6 結語

①本礦S6—2工作面采取“留底煤跨越式”過Fj110斷層，未發生一起頂板類事故，順利爬坡越過2.3米的落差，實現了綜采工作面過特殊地質構造的安全、高效生

產。

②利用這種方法過斷層未改變當前綜采工作面回采工藝工序，便于現場工程質量控制和安全生產。

參考文獻：

[1]杜計平，孟憲銳.采礦學[M].北京：中國礦業大學出版社，2009.