綜采工作面過較大斷層技術實踐

摘要：文章以平莊煤業老公營子煤礦綜采面大斷層施工項目為例，對綜采面過斷層方案、過斷層工藝和施工質量控制要點進行深入剖析，同時為采礦業開展同類型的施工建設提供參考依據。

關鍵詞：綜采面大斷層 施工技術

運用頂板控制技術直接通過落差5米的大斷層，確保安全施工的同時高效地完成施工建設，是當前平莊煤業老公營子煤礦亟需突破的一道技術難關。經過多方推敲和論證，老公營子煤礦最終推出了一套相對成熟的技術方案，即采用綜合頂板控制技術對I-3-（6）綜采工作面施作，直接推采和提前掘巷通過了3～5米落差的正斷層，既提高了掘進作業的安全系數和工作效率，同時產生的經濟效益也是非?？捎^的。

1 工作面狀況

位于老公營子煤礦輔助水平東翼的I-3-（6）綜采工作面，處在6、7煤層分合區，該煤層結構錯綜復雜，其中含一層0.2～1.7米厚的夾石結構，巖體結構主要是細沙巖、炭質泥巖。煤層厚1.5～4.8米，傾角22°～37°。直接頂、直接底分別為細沙巖和粉砂質泥巖，老頂為粉砂巖。

煤層走向長710米、傾斜長80米，平均采高2.8米，工程隊根據煤層走向布置工作面，作業時所用機械：ZY3200-13＼32型液壓支架、MG-200＼500采煤機、SGD-730＼320型輸送機。

3.0～5.5米的斷層位于邊眼下運道390米、上風道410米處，傾角為56°，走向和傾向分別為113°和23°，與綜采面正面相遇，并且斷層面與綜采工作面之間的交角非常小，施工作業必須經過斷層才能掘進。

2 過段層方案選擇

穿過斷層的方案有：一是通過爆破掘巖法對斷層直接處理，也就是在工作面與斷層面相接處進行調坡或順坡，工期大約需要一個半月；二是對斷層地帶進行重開切眼，將工作面搬家，工期預計為兩個月。

從安全保障、技術、經濟等方面工程人員分別對上述兩套方案進行了可行性論證，根據各道工序銜接的實際情況，以及當前煤炭資源緊缺，利用當時的技術支撐，憑借多年的頂板控制經驗，認為第一套技術方案可行性高，并且第一套方案能夠縮短工期，減少資源消耗，不留煤柱，提高回收率，特別是出煤量增加1.5萬噸；第二套方案較第一套方案來說，除了基本操作外，另增加了裝拆支架的工序，投入也會相應增加，并予掘80米切眼，需花費40萬元搬家，不停產出煤量可增加1.5萬噸，創收940萬元。

通過對比分析，決定采用第一套方案。

3 過斷層工藝

3.1 過斷層的定坡?；夭蓵r首先讓工作面尾部通過斷層，且上風道有3米落差，了解斷層特點以后，結合落差情況，在尾部和上巷巖石段順利搭接以后，即可開始挑頂施工，為了確保支架平穩、溜子順平順直好使，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10米，隨工作面推進，巖石段逐漸下移，每進一個循環0.6米巖石段下移10米，變坡時變坡點確保接茬平緩。

回采過程中，通過放炮破巖的方式處理斷層和工作面相交后煤壁處出現巖石。在破巖時采高控制在2.2米，確保相交處有5～10組架子與上下方緩慢過渡，保持溜子平順，避免出巖量過大破壞支架的穩定性。

3.2 為提高支護效果，綜采工作面采用可伸縮頂梁支架作為支護結構，過斷層時采煤機割煤后可以對頂板進行及時支護，防止冒頂事故發生。支架上配裝調低油缸，每推進一刀，支架順坡抬腳緩慢推移。

3.3 掘進時，為防止綜采面煤層冒落或出現片幫現象，確保掘進斷層破碎帶的施工安全、可靠，通過對煤體采用化學聚合加固方法進行加固，為了防止煤體片幫擴大支架端面距通過利用液充錨桿防片幫技術進行處理，避免空頂距內頂板煤體冒落，確保過斷層施工安全順暢。

頂板破碎和煤壁裂隙的問題通過馬利散進行加固和密封處理，具體流程：煤壁破碎區架前打眼→下注射管→下封孔器→注漿。注漿孔眼深四、五米，設定眼距2～4米、仰角為25°～30°，封孔深1.5米，注漿量以泵升壓至2MPa為基準，各孔注漿量為50-150Kg。

液充鐵錨桿采用互幫技術：煤電鉆在與片幫煤壁垂直的方向上鉆眼，與支架梁相距20～30cm時雙排，第二排與支架梁相距80～100cm；采用3000×30mm的空心卷鋼材制作液充錨桿。在孔內插入液充錨桿，將錨桿末端與注液裝置進行連接，通過注入乳化液脹開桿體，進而擠壓加固煤體，對頂板進行支護。

3.4 通過在下運道設置矸石窖，將工作面過斷層巖墻時產生的大塊矸石運到窖內，直接將煤體和巖石分離，以確保所獲得的煤資源的質量符合施工要求。

3.5 通過毫秒爆破法進行巖體爆破，該爆破方式一次爆破長度為三、四米，能夠縮短爆破用時，節省過斷層施工周期；為了減少清理架箱的矸石，確保支架穩定性，通過采用擋矸簾和皮帶設置防崩支架，防止矸石進入行人道。

經過為期45天的過斷層巖掘奮戰，共出煤1.5萬噸。這表明，通過上述技術方案過斷層幾乎不影響正常的生產秩序，因此得出結論：綜采面爆破掘巖法直接過斷層的技術方案符合生產標準，為掘巖技術提供參考依據，同時為處理工作面和斷層面相交問題積累了技術經驗。

4 應注意的問題

4.1 為了降低出巖量，確保溜子的使用性能良好，支架穩定可靠，盡量減少過斷層的時間，提高綜采作業的安全系數，過斷層的調坡和順坡處理要合理。

4.2 過斷層期間，首先確保支架不自動卸載，完好無損，嚴格控制頂板。機組割完煤后盡快拉架，為了避免頂板破碎冒頂在滾筒過后將伸縮梁進行前伸。

4.3 若頂幫破碎程度較為嚴重，需采取特殊措施進行維護。先將液充錨桿打設在硬幫煤壁上防止煤壁片幫，降低頂板冒落事故發生的機率。需特別注意的是，必須及時打設液充錨桿，才可能有效避免冒頂事故發生。要根據煤壁狀況確定眼距，一般不宜超過1米。循環交叉打設幫錨桿，每打設1次幫錨夠5個循環，采煤機割完4個循環隨即打設下一排錨幫。馬利散能夠對頂板破碎及煤巖幫裂隙進行加固和密封處理，從而避免煤層漏冒頂或片幫。

4.4 巖掘采用毫秒爆破技術，先了解巖性，根據巖性確定裝藥量，并科學地排布炮眼排間距，以確保爆破效果，避免對檔矸簾遭到破壞損壞，縮短爆破時間。為減少掘巖時間，可以通過采用2～3臺鑿巖機同時進行打眼作業。

5 技術應用及經濟效益情況

為確保支護結構穩定可靠，老公營子煤礦綜采面施工采用可伸縮頂梁支架，對注馬利散、液充錨桿防片幫技術進行綜合運用，掘進時防止綜采面冒頂片幫；通過合理調坡拉低挑頂，確保綜采面成功過斷層，綜采面儲量大增，避免了多次搬家帶來的不便，在有效的成本控制的基礎上刷新了單產量記錄。從經濟效益上看，這套掘進方案減少了一耗資42萬元的巷道工序，節省綜采工作面一次搬家費用40萬元；節省停產時間一個半月，出煤量增加1.5萬噸，產生直接的經濟效益982萬元，減少煤炭損失1.5萬噸，帶來了非?？捎^的經濟效益，同時為日后綜采面通過大功率采煤機直接進行過斷層施工提供了重要的參考依據。

參考文獻：

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作者簡介：張友（1968-），男，吉林樺甸人，區隊長，研究方向：中級礦業，高回收率的綜采工作面。