綜采工作面過斷層群和薄煤帶安全高效研究

摘要：由于礦井開采深度不斷增加，地質構造呈增加趨勢，尤其是斷層群、薄煤帶的頻繁出現，給礦井安全建設帶來眾多困難。因此，針對綜采面過斷層群、薄煤帶高效的問題，我們進行了調查研究和論證分析并精心準備，通過嚴格執行過斷層群和薄煤帶等專項措施，科學合理組織生產，實現了單產創出新水平，為今后同類煤層開采提供了可借鑒的經驗。

關鍵詞：斷層群 薄煤帶 綜采工藝

平煤股份十一礦位于平頂山礦區西南緣，2008年礦井年生產能力已達到330萬t，現開采的采區有丁戊六采區、丁二采區、已二采區。主采煤層有丁5-6煤層、已16-17煤層、戊9-0煤層。由于開采深度的增加，斷層群、薄煤帶的頻繁出現，給礦井安全建設帶來很多困難。針對綜采面過斷層群、薄煤帶高效的問題，我們以丁5-6-22121綜采工作面為突破口，實施過斷層群和薄煤帶安全高效專項研究，并取得了良好的效果。

1 工作面地質條件

丁5-6-22121綜采工作面位于二水平丁二采區西翼，該采面走向長1481m，傾斜長209.6m，煤層埋藏深度為-582.3～-633.7m。丁5煤層厚1.30～2.60m，平均1.78m，局部厚度0.60m，煤層結構復雜，普遍存在1～2層0.15～0.25m厚的泥巖夾層，因構造或沉積環境影響，局部地段出現無煤區或薄煤帶；丁6煤層厚度1.20～2.20m，一般2.0m，平均厚2.05m。丁5、丁6夾矸厚0.6～4.5m，平均1.71m，巖性為泥巖或砂質泥巖。該采面丁5煤層直接頂厚5.10m，其巖性在煤層走向上變化較大，里段為砂質泥巖與泥巖互層，中等冒落頂板；外段為泥巖，易冒落松軟頂板；老頂為砂質泥巖，厚5.5m。該面直接底為泥巖及丁6煤層，泥巖遇水膨脹，老底為砂質泥巖。煤層走向N：292°～310°。煤層傾角7°～9°，一般為8°左右，淺陡深緩，局部受斷層影響達13°。

2 過斷層群和薄煤帶問題分析

由于該工作面在回采過程中出現斷層群和薄煤帶等地質構造時，給采面造成不同程度的影響，如工作面回采320m后，在采面94#架揭露F1正斷層，落差1.6m，下盤少托頂煤、上盤采用爆破松動巖石來輔助煤機割煤，平推硬過的方法。在工作面推進5m后，在采煤機頭2#架位置開始揭露F2正斷層，落差2.6m，與此同時，在采面上出口位置，揭露F3正斷層，落差2m，沿風巷走向一直影響著采面的回采。這三條斷層的同時出現，造成采面機頭2#架～22#架，94#架～110#架破0.2～1.8m頂板巖石，最多20架全巖，128#架至機尾托頂煤，并破0.2～0.7m的底板巖石。順利推過F1、F2、F3斷層后，緊接著采面開始過F4、F5斷層。在過F4、F5斷層期間，由于斷層的斜交影響，造成工作面煤層紊亂、煤層變薄等現象，使采面最長破巖長度為75架，其中全巖40架。對于這種意料不到的突然變化，決定改變原有方案，采用探頂底煤厚度、斷層傾角走向、落差變化的方法取得具體參數，預測破巖高度的縮減值，為生產及過斷層提供技術支持。（如下圖）

3 回采期間頂板管理

該采面丁5煤層直接頂厚5.10m，其巖性在煤層走向上變化較大，里段為砂質泥巖與泥巖互層，中等冒落頂板；外段為泥巖，易冒落松軟頂板；老頂為砂質泥巖，厚5.5m。斷層附近頂板破碎，極易冒落。

3.1 周期來壓的頂板管理 ①采用礦壓監測系統對支架工作阻力進行監測，根據監測結果，準確得到該工作面的周期來壓步距，及時采取防范措施。②對上、下端頭采用測壓槍進行不定期監測，確保上、下出口支護合理有效。③保證泵站壓力不低于31.5MP，對有片幫地點及時采取拉超前架管理頂板，防止煤壁發生大面積片幫、掉頂事故。

3.2 過斷層群和薄煤帶的頂板管理 ①在采面出現斷層后，一般在進入上盤過程中，采用破上盤頂板，同時為減少破巖量，斷層下盤托頂煤管理頂板。②在斷層影響區域頂板破碎帶，煤機上滾筒割煤走底刀，留有0.2～0.3m厚的頂煤作為臨時支護，等煤機后滾筒割過后，再進行追機作業，及時移架支護。③控制斷層處采高在2m以內，及時伸縮支架加長段，確保不死架。④破碎頂板處，及時拉超前架管理，頂板及時補上金屬網護頂，相鄰支架上聯鎖順山大板，以保證更好地維護頂板。

3.3 防冒頂及冒頂事故管理 ①堅持帶壓移架，頂板破碎地段堅持聯網、上大板，預先支護頂后移超前架，再割煤。②發生冒頂時，立即停止綜采作業，無上級批準不得開動運輸機。③一旦發生掉頂，所有人員立即撤離作業面，待頂板穩定后方可進入冒頂區域，選擇合適方式維護頂板。④采煤機在距冒頂地段10m以內時煤機要停電，斷開離合器，專人看管隔離手把。⑤備足支護材料和工具。⑥處理過程中要統一指揮，冒頂區專人操作支架，煤壁側頂板未控制好前不準移架。⑦頂板穩定后，先自冒頂區上下兩端的支架開始加固，采用上順山板配合走向梁、貼幫腿的方法控制頂板，預防冒頂范圍擴大。⑧設專人觀山，隨時注意煤壁和頂板動靜，發現問題及時通知煤壁側作業人員撤離。⑨人員進入煤壁側架走向順山板之前要清理好后路，搗掉前梁兩端的碎矸及懸矸，處理好煤壁。⑩在上梁或上工字鋼時需多人配合作業，所有人員要明確分工，動作迅速，以縮短施工時間?！鏊玫牧喊逡鶕枰_定，架設走向和順山板都要控制住冒頂區的邊緣。柱子要打在實底上，且牢固可靠。

4 爆破管理

①全巖段的爆破管理。沿傾向布置炮眼，沿走向打眼。頂眼向上有5°～8°的仰角，底眼向下有3°～5°的俯角。一次打眼，分次裝藥，一次裝藥、一次起爆。②薄煤帶破頂的爆破管理。破巖加大采高，以保證煤機在采面運行空間的高度。通過爆破的方式進行沿底破頂回采，破巖厚度0.3～0.7m，打單排眼，頂眼向上保持5°～8°的仰角。

5 勞動組織

①加強設備檢修工作，堅持集中檢修與彈性檢修結合的方式，每天2～4h集中檢修，以控制機械事故，提高開機率。②堅持正規循環作業，合理組織生產，加快推進速度，保證高產、穩定。③采面爆破破巖工序繁多，打眼、裝藥、爆破等工序平行作業，以減少爆破時間，增加采面煤機割煤時間，提高出煤量。④組織形式要以特殊工種追機作業為主，人員與機械合理配備，保證最佳狀態，滿負荷。⑤針對地質構造帶發育情況，現場搜集數據，制定專項技術措施，確保生產過程安全、高效。

6 優化采煤工藝

①優化過斷層的方式方法。工作面地質條件十分復雜。施工時，對全巖段以及煤層變薄處，采用挑頂、起底打眼爆破逐步抬高輸送機的措施，每循環必須保證支架的頂梁抬起，并抬高輸送機達到規定要求。由于措施得力，實現月產在8萬t以上，最高月產達到12萬t，安全無事故，確保該面實現安全高效。②優化過斷層和薄煤帶爆破施工方法。爆破破巖時，如果破巖厚度為0.4～0.8m，打單排眼，當破巖厚度在0.8～1.2m時打雙排。當破巖厚度超過1.2m時，打三排眼。施工時沿傾向布置炮眼，沿走向打眼。其中，頂眼向上有5°～8°的仰角，底眼向下有3°～5°的俯角。③采面SGZ-764/500型運輸機輔設長度達210m，創新應用雙速電控、軟傳動等新技術解決了采面大煤量、大采長運輸問題。④創新應用綜采新工藝。利用電牽引采煤機牽引速度快的優勢，采取了單、雙刀組合割煤工藝（每6刀煤，采煤機割一單刀）。不但有效提高了煤壁落煤期間瓦斯釋放量，而且加快了割煤速度、采面推進速度，增加了采面來壓步距，明顯減小了采面礦壓對頂板管理的不利影響。⑤創新使用復合型員工。實現了設備使用、檢修、保養“一條龍”，采面設備日檢修時間不超過4小時，相應增加了開機率。

7 結語

從2011年12月到2012年7月回采實驗，證明采用綜采技術是完全可行的，共出煤77.7萬t，月產在8萬t以上，最高月產達到了12萬t，回采率達到了95%以上，標志著在丁5-6-22121過斷層群、薄煤帶綜采面的高效研究已取得成功，為今后同類煤層開采和設備選型提供了可借鑒的經驗。

參考文獻：

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