大采高綜采工作面過斷層采煤技術探討

齊淑文

山西西山礦業(yè)管理有限公司，山西太原 030053

0 引言

斷層是地殼巖層因受力達到一定強度而發(fā)生破裂，并沿破裂面有明顯相對移動的構造。還有一個概念就是“斷層密度”，斷層密度是影響煤層經(jīng)濟可采性的重要因素.對經(jīng)濟的影響表現(xiàn)在掘進巷道增多.工作面多次搬家和降低產量等等[1]。斷層的存在損壞了巖層的完整，采煤工作面的頂扳和底板的壓力規(guī)律也要相應的被改變，使工作面的支護難度加大，工作面與斷層相互垂直時，會有整個工作面被摧垮的嚴重結果，將會出現(xiàn)大面積的冒頂。所以，在斷層采煤的安全性不容忽視，對礦企業(yè)公司的效益和作業(yè)人員的性命安全具有重要的意義。目前煤炭在我國一次能源消費構成中占70%以上，預計到2050 年約占50%[2]。可見煤炭的需求還很大，采煤的技術需要進一步完善。

1 大采高綜采工作面的特征

在大采高綜采工作面進行開采之后，工作面的整體煤層構造和煤質情況受到斷層構造的影響而發(fā)生變化，隨采高的增大使冒落帶高度也隨之增大，如果帶有堅硬巖層在煤層的上方。在采高較大的時候，采空區(qū)往往不能被垮落的頂巖石所填滿，但是在堅硬巖層的下方會出現(xiàn)比較大的空間；在折斷后，老頂巖梁比較難以形成平衡，會在工作面引起非常劇烈的周期來壓。若小斷層及裂隙在工作面中比較增多，煤層的位置發(fā)生錯亂，在機組采過后出現(xiàn)煤幫大面積的片邦現(xiàn)象，導致端面距增大，嚴峻的頂板冒落問題。如果提前的拉架對頂板的控制不能得到很好的效果，可以采取錨桿、錨索聯(lián)合的支護措施對工作面的頂板進行有效支護，因此，大采高綜采工作面出現(xiàn)的局部冒頂和煤壁片幫的嚴重現(xiàn)象，是需要礦企業(yè)公司改進的一項技術。

2 大采高綜采工作面過斷層的方法

在回采的過程中（工作面回采工藝流程：斜切進刀→打三角煤→割煤→移架→推溜→斜切進刀），應保證沒有瓦斯和水的威脅，在破底板穿越的方法中被遺棄的煤層在進入采空區(qū)后垮落破碎與空氣接觸的面積大使其易于氧化的缺點。應要提前準備對采空區(qū)進行注入氮氣和注水的設備。對工作面架間及上隅角附近的溫度和一氧化碳濃度的檢測要隨著工作面的推進而加強。并根據(jù)參數(shù)的變化調整向采空區(qū)注入氮氣和水的量。把一氧化碳的濃度一直控制在所允許的范圍內。如果巖層比較完整，硬過是不錯的選擇。炮采工作面直接推過是應用最多的硬過方式，對斷層處的支護要達到要求，在薄帶處及時打上硬木柱，當機采工作面硬過時，要求機械的滾筒高度低于斷層最小采高。頂板管理在過斷層期間顯得非常重要，同時也存在較大的難度。除了頂板的管理方式要正常進行外，還要采取有針對性的措施。若是斷層頂板錯到溜子下面時，迅速通過選擇挑頂方法對工作面底板進行找平，以確保工作面開采至此處時液壓支架的穩(wěn)定和支撐強度。對工作面進行套棚接頂加強支護在其被推進至距超高段55 米前，以避免片漏事故的發(fā)生。若工作面下部有斷層，在工作面下部選擇炮采和工作面上部選擇機采是現(xiàn)在常用的方法，若工作面上部有斷層，則上下所采用的方法剛好相反。對于工作面出現(xiàn)的局部漏冒，如果采用液壓支架護幫板、伸縮梁及移超前架也無法控制，此時可以采取超前插圓鋼、打托棚或架棚的辦法，以避免事故變糟。

3 大采高綜采的安全管理措施

3.1 過斷層期間支架管理和頂板管理

是否采用支架護幫板將會影響大采高工作面煤壁片幫的程度。因為在支承壓力的作用下，塑性區(qū)內的煤體產生水平的位移時， 將會受到護幫板不同程度的抑制作用。適當使用護幫板并靠近煤壁可以減少煤壁片幫，在沒有護幫板支護下的片幫為有支護下的片幫的3 倍。在機組割煤移動后立即打開護幫板護幫可以提高護幫板的使用率。為了減少空頂?shù)臅r間，要快速擦頂移架。在拉架時，先降后立柱再同時降前立柱和移架，降柱手把扳回零位在支架移動后，使之擦頂移架。然而工作面頂板的破碎段，拉架的錯茬距離要大于15m，這樣頂板的整體才能得到保證。移動的過程中的液壓支架穩(wěn)定性比較差，作業(yè)人員在工作過程中要嚴格控制工作面的采向，還要對歪架采取支架本身的調架千斤頂進行調整，使歪架重新調整，并且使工作面頂板與支架頂粱之間接觸嚴密，支架間要做到空隙均勻，歪架現(xiàn)象在端頭的支架易發(fā)生從而影響生產的安全，威脅到作業(yè)人員的安全，這就需要對端頭支架增設防倒千斤頂以確保支架處于穩(wěn)定的狀態(tài)。從而使得頂板的穩(wěn)定得到保障。

3.2 提高安全生產的管理水平

提高煤礦安全生產管理水平不僅要做好職工安全技術培訓、創(chuàng)新技術和更新設備，還要強調采煤工作面過斷層的安全管理知識。在大采高綜采工作面作業(yè)過程中，如果出現(xiàn)老頂周期來壓威脅到作業(yè)人員安全時，在工作面作業(yè)人員必須迅速撤到安全地點；每次作業(yè)前，作業(yè)人員必須仔細檢查作業(yè)的位置，認真檢查工作面的巖層，支架，頂板，認真檢查直接頂是否有松動、破碎或是離層；作業(yè)人員必須在牢固支柱的掩護下進行作業(yè)，嚴禁進行空頂作業(yè)；生產礦長全面負責石門揭煤期間的生產組織、頂板管理及安全生產工作，負全面生產管理責任；必須及時更換損壞柱、失效柱和光頭柱，及時補齊，在浮煤和浮矸上面嚴禁打支柱。幫助職工樹立并提高安全生產的意識和加強職工安全知識教育是煤礦企業(yè)重要的責任，為了提高煤礦生產的安全性和穩(wěn)定性，作業(yè)人員必須掌握水和瓦斯等方面的知識。

4 結論

大采高綜采是厚煤層高采出率開采技術的重要發(fā)展方向，但是大采高綜采所存在的安全性問題還要進一步完善，不可忽略的一點是煤的采集特點要求引入專業(yè)煤礦生產運營團隊[3]。科學合理的布置采煤的工作面，因為斷層的存在時刻威脅著煤礦生產的安全，還對煤礦的綜合經(jīng)濟效益產生嚴重的負面影響，采煤工作面過斷層面臨著一定的安全風險。研究證實礦井地質是一項專業(yè)技術工作，同時又和生產實際聯(lián)系密切。想要采取有效的安全措施，煤礦企業(yè)加強職工安全技術教育是不可缺少的。在煤礦企業(yè)中，正確認識礦井地質工作的性質和特點，可以更好地對本企業(yè)進行科學的管理和決策，更好開展地工作。

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