炮采工作面過(guò)落差大于采高斷層的實(shí)踐

徐傳軍 陳連勝

摘 要：文章介紹了龍礦集團(tuán)洼里煤礦在施工11206面回采過(guò)程中，根據(jù)不同落差的斷層，采取加強(qiáng)爆破管理、背頂管理、頂板破碎嚴(yán)重地段進(jìn)行超前開(kāi)茬處理、調(diào)面減少每刀揭露斷層帶的長(zhǎng)度、超前打錨桿護(hù)頂?shù)却胧刂坪庙敯澹〉昧溯^好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)該礦今后工作面過(guò)類(lèi)似的斷層提供了經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：炮采工作面；落差大于采高斷層；實(shí)踐

1 概述

洼里煤礦現(xiàn)開(kāi)采水平為-250水平，開(kāi)采煤層為煤1，煤層采高2m，地質(zhì)條件復(fù)雜，在生產(chǎn)實(shí)際中，摸索出一套炮采工作面過(guò)斷層的管理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)措施。文章以11206面過(guò)落差3m斷層為例進(jìn)行說(shuō)明。

2 過(guò)斷層方案設(shè)計(jì)

2.1 工作面基本情況

回采的11206工作面斷層發(fā)育，地質(zhì)條件復(fù)雜，兩巷共揭露斷層28條，落差2m以上的斷層4條，落差3m的斷層2條。其中f11斷層為正斷層，走向75°，傾向105°，傾角80°，落差3m，方位角15°，與工作面夾角15°，根據(jù)兩巷揭露斷層情況看，走向影響了整個(gè)工作面，即120m。

11206工作面煤層平均厚度2m，傾角平均7°，采用傾斜長(zhǎng)壁炮采工藝，采高2m，全部垮落法管理頂板。

2.2 過(guò)斷層參數(shù)的確定

正常情況下，回采全煤，即工作面沿煤1頂?shù)装迨┕ぃ^(guò)斷層時(shí)，需改變推進(jìn)坡度，破煤1頂板或底板推進(jìn)。回采沿提前確定推進(jìn)坡度及過(guò)斷層的推進(jìn)長(zhǎng)度等參數(shù)，也是炮采工作面采用平推硬過(guò)斷層的成熟經(jīng)驗(yàn)。

確定推進(jìn)坡度的主要依據(jù)是斷層產(chǎn)狀，煤層條件和設(shè)備性能。

提前過(guò)斷層距離x：

在三角形ABC和三角形ABD中，

AC=h，AD=AB*sin（β-α）

過(guò)斷層長(zhǎng)度

X=EF/sin（v-α）=AD/sin（v-α）=AC/sinβ*sin（β-α）/sin（v-α）

沿煤層頂板施工長(zhǎng)度與沿煤層底板施工長(zhǎng)度相同，即為X/2。

每循環(huán)工作面內(nèi)斷層向端頭方向的延伸量L

L=b*ctgφ

過(guò)斷層期間工作面采高不變，考慮到支架的工況與合理的受力狀態(tài)，計(jì)算參數(shù)分別選取如下：

h-斷層落差，取3m。v-工作面過(guò)斷層時(shí)推進(jìn)坡度，取15°。β-斷層傾角。α-過(guò)斷層段煤層傾角。b-每刀進(jìn)尺，即絞接梁長(zhǎng)度，取1.2m。φ-工作面與斷煤線夾角，為15°。

根據(jù)上述公式和參數(shù)，計(jì)算過(guò)斷層段有關(guān)參數(shù)為：過(guò)斷層段總長(zhǎng)度為：20m，過(guò)斷層時(shí)沿煤層頂、底板正常施工段的距離均為10m，每循環(huán)斷層向溜頭方向的延伸量為4.5m（即工作面揭露斷層滑面范圍）。

2.3 確定施工層位，驗(yàn)證上述參數(shù)的可行性

根據(jù)洼里煤礦生產(chǎn)實(shí)踐，在煤1上方5m處有一層巖層為煤上1，厚3m左右，根據(jù)巷道掘進(jìn)施工時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，這部分巖層極軟弱易冒落，當(dāng)工作面頂板距這一層位3.5m以上時(shí)，一般情況下，頂板不會(huì)隨煤層的爆破而冒落，當(dāng)揭露的巖層距這一層位少于3.5m時(shí)，由于受震動(dòng)等影響，煤上1連同下面的巖層往往會(huì)一同冒落，冒落高度一般在2-3m，所以這是確定留底煤厚度，即確定過(guò)斷層坡度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

3 頂板管理措施

過(guò)斷層段，工作面礦壓顯現(xiàn)較明顯，頂板較破碎，需加強(qiáng)頂板管理，保證安全生產(chǎn)。

3.1 一般措施

3.1.1 加強(qiáng)爆破管理

工作面受斷層影響地段，打眼時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理選擇爆破參數(shù)。采取密打眼、少裝藥的方法：炮眼間距控制在0.8-1.0m，頂眼裝藥量不超過(guò)225g，封足炮泥。爆破時(shí)要一次起爆一聯(lián)炮。必要時(shí)單聯(lián)起爆，以防止出現(xiàn)掉頂現(xiàn)象。

3.1.2 加強(qiáng)背頂質(zhì)量

要使用半圓木、背板接實(shí)頂、連好棚。在過(guò)斷層前期，留底煤施工，頂板條件較好，這時(shí)要求支柱穿鐵鞋以解決好支架鉆底問(wèn)題，在過(guò)斷層作業(yè)中期，頂板揭露斷層面，頂板極破碎，要加密半圓木背頂，每隔兩架棚套支一根長(zhǎng)2.6m的π型鋼，π型鋼要前串至煤壁，使用半圓木、背板將頂板背嚴(yán)、背實(shí)，連好棚，每根π型鋼要保證至少支設(shè)兩棵支柱。

工作面過(guò)斷層期間，空排用背板打木垛接實(shí)頂板，加強(qiáng)支護(hù)。

3.1.3 加強(qiáng)封幫質(zhì)量

凡片幫嚴(yán)重地段超前掛梁支柱和前串π型鋼，控制好頂板。貼幫柱要加密，隔一打一；頂板破碎嚴(yán)重，必須全部打齊貼幫柱。

3.2 特殊措施

3.2.1 頂板破碎嚴(yán)重地段，必須進(jìn)行超前開(kāi)茬處理。

開(kāi)茬的具體方法是：

首先每隔兩架棚套支一根長(zhǎng)2.0-2.6m的Л型鋼梁，要將每根Л型鋼及時(shí)前串至煤壁，用半圓木、背板將頂板背嚴(yán)、背實(shí)。然后采取超前開(kāi)茬進(jìn)行處理，由溜頭方向向溜尾進(jìn)行，每次開(kāi)茬寬度不超過(guò)兩路棚。要先起爆頂眼，每次起爆后必須及時(shí)掛梁或前串Л型鋼梁進(jìn)行背頂，控制好頂板后再起爆腰眼和底眼處理底部煤巖。

3.2.2 采取調(diào)面措施，減少每刀揭露斷層帶的長(zhǎng)度

正常情況下，切眼是垂直兩巷的，工作面平行向前推進(jìn)并和兩巷一直保持這種垂直關(guān)系。為減少每刀揭露斷層帶的長(zhǎng)度，可人為增加工作面與斷層走向的交角，當(dāng)工作面與斷層走向垂直時(shí)，每刀揭露斷層提長(zhǎng)度最短，但通過(guò)斷層需要的時(shí)間最長(zhǎng)。要根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使兩者交角達(dá)到最優(yōu)值。

調(diào)面時(shí)一般采用溜尾加楔法調(diào)轉(zhuǎn)工作面，使工作面達(dá)到與運(yùn)輸巷垂直后向外平推。

調(diào)面應(yīng)注意的問(wèn)題：一是調(diào)面過(guò)程加大支護(hù)強(qiáng)度。二是調(diào)面過(guò)程采取調(diào)梁處理。

3.2.3 超前打錨桿護(hù)頂

打錨桿的作用是防止破碎帶冒落。錨桿布置在支柱間，一般與頂板夾角45，錨桿長(zhǎng)度1.8m，能對(duì)即將推進(jìn)的前方1.2m左右的頂板預(yù)先加固。

4 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)濟(jì)效益主要是比較重開(kāi)切眼費(fèi)用與硬過(guò)斷層費(fèi)用及過(guò)斷層時(shí)產(chǎn)生的出矸量對(duì)煤質(zhì)的影響。經(jīng)比較分析，調(diào)面時(shí)需投入大量的木材，初步分析，二者投入基本相等，由于在運(yùn)輸巷施工了煤矸分流系統(tǒng)，工作面煤矸分流效果較好，對(duì)煤質(zhì)影響不大。但硬過(guò)斷層多回收儲(chǔ)量近6000噸，產(chǎn)生效益30多萬(wàn)元。

4.2 社會(huì)效益

在11206工作面回采前，工作面過(guò)斷層落差最大不超過(guò)2m，當(dāng)斷層超過(guò)2m以上是，以往采取的措施一般是重開(kāi)切眼，或施工補(bǔ)充巷道繞過(guò)過(guò)斷層，這次成功過(guò)3m以上斷層，是對(duì)以往過(guò)小斷層的總結(jié)和升華，對(duì)礦今后工作面過(guò)類(lèi)似的斷層提供了經(jīng)驗(yàn)。

作者簡(jiǎn)介：徐傳軍（1973，1-），男，大專(zhuān)學(xué)歷，本科在讀，助理工程師。

陳連勝（1969，4-），男，大專(zhuān)學(xué)歷，本科在讀，助理工程師。