淺談綜采工作面過斷層的方法與措施

詹洪波

摘 要：本文通過開灤唐山礦某工作面回采的實踐，并結合相關理論，分析了回采工作面在遇到斷層時出現的困難問題，并制訂出了切合實際的回采工作面過斷層的方法。

關鍵詞：綜采工作面 斷層 冒頂

中圖分類號：TD8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0086-01

該礦井地質構造復雜，褶曲、斷層等均較發(fā)育，給采礦工程帶來很大的困難，造成工作面布置困難，煤炭回采率降低，噸煤成本增加，成為了影響礦井生產的主要地質因素。因此，根據斷層參數確定合理的過斷層工藝，能有效地控制工作面內設備的工作狀態(tài)，從而保證工作面正常生產。

1 工作面概況

該工作面位于-950集中軌道山右側，工作面走向長度1200 m，工作面長度195 m，煤層傾角12°～20°。煤層走向變化較大，根據實際資料分析，預計對回采有影響的斷層有4條，都為走向正斷層，其中有3條落差在4米以上，對回采的影響較為明顯，必須選擇合適的過斷層的方法。

2 確定過斷層方案

（1）斷層落差小于0.5 m時，將底板坡度基本取齊的方法，以便鋪設運輸機和通過采煤機。這種方法簡單方便，但在底板卻留下了三角煤，增加煤損。為了提高回收率，在不影響安全和設備正常運轉的情況下，也可不留頂底煤，此時工作面成臺階狀。為了保持運輸機的平直，可以在斷層處墊以木料和矸石。

（2）斷層落差大于煤層厚度和支架最小支撐高度之差時，可用采煤機截割頂底板巖石通過斷層，當頂底板巖石巖層堅硬、采煤機割不動時，則可采用放震動炮的方法挑頂和下切硬過斷層。

（3）斷層落差太大，采用挑頂起底的方法采煤機不能通過，且運輸機也不易輔設時，可采取增開中間巷道的辦法，利用中間巷道，既可以運輸上部工作面的煤炭，又可以作安全出口。[1]

通過對該工作面現場實際地質情況進行分析，針對三條落差大于4 m的斷層的性質、角度和影響范圍，如選用第二種方法過斷層，既能保證工作面的正常回采，又保證了生產成本最低，所以選用第二種方法過斷層為最優(yōu)方案。

3 硬過斷層提出的技術難題

由于這三條斷層落差大，頂板極其破碎，對回采的影響很大，給硬過斷層提出了三大技術難題。

（1）由于采面煤層平均厚4 m，當采高超過3.5 m以后，片幫對頂板控制的影響不可忽視，而且頂板非常破碎，一旦發(fā)生大面積片幫，很容易引發(fā)冒頂事故。因此，對破碎頂板的控制是成功過斷層的關鍵。

（2）由于本工作面選用的是ZY6400-21/45型支撐掩護式大采高支架其適應坡度一般在15°以下。該采面受斷層的影響，斷層帶及以上坡度增大至20°以上。在如此復雜的條件下，如何保證支架的最佳支護狀態(tài)，防止擠架、咬架，是保證成功硬過斷層的重要基礎。

4 主要技術措施

4.1 頂板管理

（1）過斷層時采面頂板的層位控制。由于斷層下盤頂板很破碎且落差大，因此不能沿下盤頂板回采。采取采煤機割煤時將斷層揭露的斷層上盤的板尖子割平。破上盤頂板和下盤底板回采的方式：上盤破頂板巖石最大厚度為2.8 m，長約15 m；下盤破底板最大厚度為2.0 m，托頂煤最厚處為2.5 m，長約7.5 m。

注意事項：

一是加強頂板壓力監(jiān)控，通過礦用數字壓力表及時監(jiān)測支架的初撐力和工作阻力，進行動態(tài)分析，掌握頂板應力規(guī)律。另外兩巷超前支護區(qū)，用阻力檢測儀測壓（即測壓槍測壓），量取單體柱的初撐力和工作阻力。[2]

二是采煤機割煤時將斷層揭露的斷層上盤的板尖子割平，確保支架不出現較大錯茬，在破頂底板矸子需要響震動炮時使用風錘打眼，眼深2.5 m，眼距0.75 m，每眼裝藥1200 g，當破板厚度小于1.0 m時打單排眼，當破板厚度大于1.0 m時打雙排眼，三花眼布置。

三是采取聯(lián)網、打水錨桿等方式托頂煤和防止煤壁片幫。聯(lián)網時金屬網搭接不小于500 mm，網間連接使用雙排扣，雙絲雙扣，排、扣距均為200 mm；打液沖錨桿時沿煤層布置三花眼，頂錨桿距頂板300 mm，排距750 mm。錨桿間距500 mm。平行煤層頂板垂直煤壁打入。如還不能控制，則加補煤壁固化劑的方式進行煤壁加固。鉆孔布置為：眼距5 m，眼深5 m，眼與煤壁成30°夾角傾斜向上打入。

（2）降低斷層帶采高。為了防止過斷層時發(fā)生大面積片幫引起冒頂事故，采面上部斷層帶及以上采高降低至2.8～3.2 m。

（3）及時拉架。采面煤墻片幫寬度超過400 mm處，無論是否在斷層帶，必須提前拉超前架。在不能拉超前架的地方，追采煤機前滾筒移架。

4.2 加強支架穩(wěn)定性

（1）安裝防倒千斤頂。從采面機尾開始，每架安裝一套防倒千斤頂裝置。在拉架時收緊防倒千斤頂，減少支架向下偏移。

（2）及時調架。在斷層帶及以上備用單體柱，配合使用防倒千斤頂、側護板進行調架，保證支架處于合理的支護狀態(tài)。

（3）保持正確偽傾斜，使輸送機上下滑移量相互抵消，支架必須始終垂直輸送機，并及時使用側護板或單體柱對支架調整。[3]

4.3 處理冒頂安全技術措施

通過斷層時，由于頂板破碎，頂板壓力大，雖然采取了多種方法進行控頂，但還是會有發(fā)生流矸冒頂現象的可能。工作面發(fā)生冒頂時，要及時閉鎖面溜，待頂板冒落穩(wěn)定后，再采取措施進行處理。如冒頂范圍較小時，可直接沿煤壁擠板，從冒落上側不少于3 m處加板向下擠著做，幫柱柱頂朝向老塘側扎角70～85°。如果冒頂范圍較大時，由冒高地點的上方頂板完好支架上一組開始向冒高地點處理，處理時要由上向下逐架進行，每組支架先用打兩塊3.0 m方木打牢托板，然后在抽冒較嚴重的地點采取做人工假頂的方法護頂，接頂厚度不小 0.5 m，并在其板下打好順煤壁托板。

5 結語

該采面所揭露的斷層很特殊，不僅落差大、頂板破碎，而且影響范圍大。通過本以上綜合措施應用到現場以后，使頂板得到很好控制，大大減少了斷裂帶冒頂事故的發(fā)生，確保了采面安全生產，提高了資源回收率，減少了儲量損失。

參考文獻

[1] 徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1998.

[2] 楊劍山，賀啟錄.綜采工作面過落差7m走向斷層技術研究及應用[J].平頂山：中州煤炭報，2007.

[3] 唐德龍.綜采過斷層工作面形態(tài)控制原則研究[J].現代礦業(yè)，2009.endprint