綜采工作面掘送探巷過大斷層技術研究

楊海明

(西山煤電(集團)公司杜兒坪礦，山西 太原 030022)

·試驗研究·

綜采工作面掘送探巷過大斷層技術研究

楊海明

(西山煤電(集團)公司杜兒坪礦，山西 太原 030022)

高產高效礦井是當今現代化煤礦的發展方向。高產高效礦井必須保證工作面安全、連續、穩定生產。然而，綜采工作面通過與傾向近乎一致的斷層時，經常發生產量驟降，甚至冒頂、停產的問題，嚴重制約高產高效礦井建設。為了解決這一難題，杜兒坪礦在68303工作面研究采用沿斷層走向掘送探巷過大斷層技術，使該礦在安全生產、銜接接替、產量任務、經營管理等方面取得了實效。

綜采工作面;過大斷層;掘送探巷;實效

1 工作面概況

68303工作面位于西山煤電(集團)公司杜兒坪礦北三8#煤盤區，回采8#煤層，采用傾斜長壁后退式綜合機械化采煤方法。工作面可采走向長度1 058 m，傾向長 240 m，煤層厚度 5．2 m，儲量 183．5 萬 t。工作面直接頂為3 m厚的L1石灰巖，采用全部垮落法管理頂板。工作面采用MG500/1140－GWD采煤機、SGZ－900/1050運輸機、ZY6000－24/50掩護式支架163架，總功率為3 825 kW，為杜兒坪礦高效綜采工作面。工作面煤層傾角1°～14°，平均傾角8°，尤以大斷層附近煤層傾角較大。工作面共揭露斷層21條，全部為正斷層，落差在 0．5 ～3．0 m，其中 F3、F14落差3．0 m，走向近乎一致，在工作面內可能連接成為一條斷層。由于2條斷層落差較大且走向與2巷走向近似垂直，將會對回采造成極大影響。所以，研究制定過大斷層的技術方案對礦井的安全生產起著決定性的作用。

2 技術方案比較

綜采工作面通過落差接近或小于采高的斷層的方法一般有:平推硬過直接通過法、掘送斷層探空巷法、掘送新切眼搬家倒面法等。68303工作面兩巷揭露斷層落差為3 m，小于工作面采高，但斷層延伸至工作面內部狀不明，為此提出了以下三個技術方案進行比較:

1)方案一，工作面直接推進通過大斷層。

這個方案要求工作面提前將采高調整至支架一定支撐高度，然后再采取對斷層上盤打眼放炮配合采煤機割裝松散巖石的方式通過大斷層。由于68303工作面直接頂為石灰巖，打眼的時間較長，大大增加了過斷層的正規循環時間，推進速度較慢，產量減少，煤質下降;再加上斷層附近頂板破碎，節理比較發育，極易造成大面積冒頂事故。相臨68302工作面過3 m斷層時采用了平推硬過打眼放炮的方法，結果造成了工作面大面積冒頂事故，停產13天。因此，本方案不可取。

2)方案二，掘送新切眼、倒接通過大斷層。

本方案要求提前掘送工作面新切眼，待工作面推進到斷層附近時進行鋪網收尾。這是一種比較安全的技術方案。但是，240 m長的工作面倒接，預計停產45天，且接替工作面，礦井產量無法保證，直接影響礦井產量。另外，工作面收尾需要投入大量的支護材料，約50萬元。設備安拆費，約100萬元，倒接時工作面煤柱儲量損失60 m，約10萬t儲量，直接影響礦井的經濟效益。因此，本方案也不可取。

3)方案三，掘送斷層探巷通過大斷層。

提前沿正斷層下盤掘送探巷，在揭露斷層的同時采用高強度預應力錨桿、錨索支護探巷頂板和兩幫，為綜采工作面通過斷層時做好準備。本方案一方面可以精確探明工作面斷層的產狀，為綜采工作面確定采煤工藝提供依據，為安全生產提供保障;另一方面綜采工作面不用搬家倒面，不會影響采煤工作面的接替，保證礦井生產的連續性。綜合考慮，方案三為最佳方案。

3 8#煤綜采工作面掘送探巷過大斷層技術

3．1 68303工作面大斷層情況

68303工作面兩巷揭露F3、F14 2條落差3 m正斷層。F3斷層位于正巷390 m處，走向63°，傾向153°，傾角75°。F14 斷層位于430 m 處，走向75°，傾向165°，傾角70°。68303工作面平面圖見圖1。

圖1 68303工作面平面圖

3．2 斷層探巷掘進

1)工程量及揭露斷層情況。

斷層探巷設計長度240 m，實際施工長度為265 m。大致可分為 AB段38 m、BD段39 m、DE段39 m、EH段71 m、HI段37 m、IL段41 m六段，如圖1所示。

2)施工方式。

斷層探巷掘進采用打眼放炮，全斷面一次成巷的炮掘施工方法。

3)斷面及支護方式。

探巷采用矩形斷面，寬高均為2．4 m，采用五花布置錨索支護頂板，錨索采用直徑17．8 mm，長度5 m的鋼絞線。間距1．4 m，排距1．5 m。兩幫采用直徑20 mm，長度1．8 m螺紋鋼錨桿，距頂0．3 m，間距0．8 m，排距1 m，采幫側配合 2．0 m ×2．0 m 菱形金屬網支護。

3．3 煤體加固

斷層探巷掘送完畢后，為進一步探明斷層在工作面的延伸情況，采用KHYD75鉆機，在斷層探巷采空區側施工直徑42 mm、長度20～40 mm的鉆孔25個。為了防止采煤工作面揭露斷層探巷時大面積滾幫造成冒頂，超前工作面200 m打鉆鉆孔，使用青島宇田有限公司生產的固安特煤體加固材料，對工作面側煤體進行了加固。

3．4 二次支護

斷層探巷共265 m，頭尾40 m采用木垛支護，中間段165 m采用木頭抬棚支護。

探巷中間段先用直徑200 mm圓木打設走向木棚，一梁兩柱，巷道中心、緊靠下幫各打1根鴨嘴柱子。然后，梁長3 m、棚距為1 m，棚腿長度2．6 m。之后，每3架木棚下增打1架抬棚，抬棚及棚腿緊貼斷層面側打設，一梁三柱支設，棚梁之間必須用耙釘和雙股8#鐵絲固定牢固。最后，所有木棚棚腿必須使用8#鐵絲捆綁并與相鄰煤幫的錨桿連接;棚梁與棚腿至少使用2個耙釘固定，以防掉梁倒柱傷人。

探巷內所打設的木垛規格為3 m×3 m(長×寬)，木垛與木垛之間距離不得大于500 mm。垛木垛時，垂直巷道走向的圓木梁的長度必須選取好，保證有效支撐探巷兩幫。所有木垛接點在豎直方向上必須重合一致，并用8#雙股鐵絲捆綁牢固。

3．5 過大斷層探巷采煤工藝

根據探巷內揭露斷層情況，按落差大小可將巷道分為3段，A ～B(1#～32#支架)落差3．0 m，B ～J(33#～145#支架)落差小于 2 m，J～副巷(145#～163#支架)落差3．0 m，全部采用快速推進通過的方法通過，具體施工工藝如下:

1)工作面回采至距斷層探巷20 m處時，必須調整好工作面，將工作面采高降至3．0～3．2 m。回采時工作面正常返刀，將工作面調成一直線，保證工作面機頭機尾平行推進。

2)工作面機頭機尾平行推進后，斷層先從140#左右支架處暴露。根據斷層探巷情況，分為4步驟通過此斷層:

a)斷層從140#支架揭露后，然后使揭露點隨回采推進逐步向機頭機尾兩邊同時移動，并且使斷層在工作面揭露面積達最小值，以確?；夭蓵r工作面頂板能得到有效控制。

b)當工作面平行推進到運輸機尾距探巷口10 m時，回采時工作面機頭多返刀，將工作面調斜，先通過A～D(1#～50#)斷層。

c)待A～D(1#～50#)斷層通過后，回采時工作面機尾多返刀，將工作面調正。工作面會在調正前通過J～副巷(135#～163#)斷層。

d)通過J～副巷(135#～163#)斷層后，工作面平行推進通過D～H(50#～125#)處斷層。

3)工作面平行推進過程中揭露斷層過渡地段，因斷層落差等因素通過斷層上盤部分采高可大于3．2 m，但此處支架必須有效支撐頂板，最大采高不得超過4．2 m。

4結論

杜兒坪礦北三8#煤盤區68303工作面沿斷層走向掘送探過大斷層技術，解決了該礦以往過大斷層停產、冒頂的難題，保證了礦井的安全生產，是一種先進的過斷層采煤工藝技術。

Research on Passing through Large Fault Technology of Digging and Exploring the Tunnel in Fully M echanized M ining Face

Yang Hai－m ing

High yield and high efficiency mine is development direction of nowadays modern coal mine．High yield and high efficiency mine must ensure work safety，continuous，stable production．However，when the fully mechanized coal mining face passed through the fault with a tendency to almost the same，often occur the problems such as yield drop，even roof fall，stop production and so on，seriously restricted the construction of high production and high efficient mine．In order to solve this problem，in 68303 working face of Du＇erping coal mine along the fault strike dug exploration tunnel and passed through the large fault，so that the mine obtains actual effects in safety production，link replacement，production task，operation management and other．

Fully mechanized mining face;Passing through the large fault;Digging and exploring the tunnel;Actual effect

TD353

A

1672－0652(2012)09－0054－03

2012－07－29

楊海明(1978—)，男，山西太谷人，2010年畢業于山西煤炭管理干部學院，助理工程師，主要從事采、掘技術管理工作(E －mail)yanghaiming1978@163．com