回采工作面過斷層方法與跳采實踐

顧喜鵬

（山西焦煤霍州煤電集團 河津騰暉煤業有限責任公司，山西 霍州031499）

斷層是綜采工作面回采過程中最常見的地質構造，斷層的產狀決定著斷層對工作面影響程度和影響范圍，尤其對于落差大、影響范圍大的斷層甚至會造成工作面暫時性停產。生產實踐表明，斷層的存在造成附近的頂板破碎，同時還會引起瓦斯、水的積聚和煤壁的片幫。當工作面回采至斷層附近時，有可能會發生頂板、瓦斯或者水害事故。故過斷層方法的選擇對于保證工作面安全回采至關重要〔1－2〕。根據斷層的產狀不同，國內外煤礦在煤炭采礦過程中總結了多種過斷層方法，如跳采過斷層、平推過斷層等。這些過斷層經驗為礦井的高產、高效提供了重要保證〔4－6〕。李雅莊煤礦2228工作面所采煤層為山西組6＃煤層，在回采過程中遇到多個落差小于1m的斷層，均采用平推通過。在回采至開切眼326m時揭露DF7斷層，該斷層落差達4.5m，且傾向和走向影響范圍均較大，采用跳采技術避開了該斷層。現就2228工作面回采實際，對過斷層方法的選擇和跳采技術進行探討。

1 工作面概況

李雅莊礦2228工作面位于二采區前進方向的左翼，工作面為二采區末端采面，埋藏深度535～638m。該工作面回采6＃煤層，煤層厚度為3.1～3.7m，平均3.5m，直接頂為2.34～3.85m的砂質泥巖，煤層節理裂隙發育程度較高，松軟易碎，在工程擾動作用下極易出現片幫。工作面設計走向和傾斜長度分別為2452m和132m。在工作面回采過程中共揭露大小斷層9個，其中DF7斷層落差達4.5m。

2 工作面過斷層方法的選擇

1）落差較小的斷層：2228工作面在回采期間曾揭露F1～F8斷層，這些斷層除了F6斷層落差為2.2m外，其它幾個斷層落差均不超過1.0m，且這些斷層影響范圍較小，傾向延伸不足20m，走向延伸在30m范圍內。鑒于此，決定采用平推方式過斷層，即對于斷層帶首先采用放震動炮進行巖體碎裂，然后采用煤機進行截割，支架移動緊隨煤機后。這種方法過斷層較簡單，省時省力，其缺點是難以適應范圍廣、落差大的斷層。且該方法容易造成采煤機截齒更換頻率高，震動炮容易造成斷層上方煤巖體松動，易出現片幫和冒頂。

2）落差較大的斷層：對于落差大、影響范圍大的斷層，若采用平推方式過，則會造成大量的時間浪費在打眼放炮上，同時也會造成煤機損傷，費時費力，經濟上不可取。鑒于此，工作面在遇到落差大的斷層時會采取跳采過斷層。當斷層為影響范圍較大的傾向斷層時可根據實際情況在斷層另一盤重新開切眼。當工作面為走向斷層時，可在該斷層周圍掘進巷道，與原切眼和回采順槽進行溝通，避開斷層進行回采。當斷層為斜交斷層時，可根據具體情況合理選擇過斷層方式。總的來說，無論是傾斜斷層還是走向斷層，避開斷層的開采方式均屬于跳采過斷層。實踐表明，跳采過斷層的關鍵在于巷道或者切眼的掘進與支護、設備的銜接和合理通風，平推過斷層和跳采過斷層優缺點對比見表1。

表1 平推過斷層和跳采過斷層優缺點比較分析

3 跳采過斷層實踐

3.1 跳采過斷層方案的確定

2228工作面在推至距離開切眼326m處揭露DF7斷層，該斷層落差達4.5m，走向和傾向分別為116°和210°。斷層走向斜交工作面呈57°，該斷層走向影響為80m，傾斜方向影響范圍為42m。考慮到DF7斷層落差較大，若采用放震動炮平推硬過的話，則費時費力，且考慮到該斷層附近瓦斯不穩定，在掘進時就曾出現頂板冒落現象，故應采取其它方式過斷層。礦井回采的2224工作面均揭露過落差超過6.5m的斷層，后來采用跳采方式順利通過。鑒于此，同時結合表2給出的平推過斷層和跳采過斷層優缺點分析，決定采用跳采方式過DF7斷層。2228工作面跳采過斷層方案布置見圖1。

圖1 2228工作面跳采過斷層方案

3.2 中風巷的掘進與支護

中風巷擔負著工作面通風、行人和運料等作用，由于中風巷沿DF7斷層掘進，故確保中風巷支護質量是保證該工作面安全回采的關鍵。根據以往跳采開采經驗，決定對中風巷采用“錨網索”聯合支護，錨桿選擇為Φ22×2400 mm的高強無縱筋樹脂錨桿，錨索選擇為Φ15.2×9000 mm的鋼絞繩。中風巷支護參數具體為：頂板和兩幫錨桿間排距為800mm×800mm，錨索間排距為1600mm×1600mm。在頂板破碎帶采用注漿加固，且該區域錨桿間排距控制在600mm×600mm范圍以內。為了降低中風巷在回采過程中的變形、破壞程度，在動壓區范圍內架設兩排鉸接梁配合單體柱控制頂板，確保單體柱初撐力不低于90kN。

在中風巷與切眼連接處為“丁”字巷道，此處控頂的面積較大，且地應力和構造應力集中，受采動影響易發生變形和破壞。為了提高該區域巷道穩定性，在原“錨網索”支護及基礎上增加木垛和鉸接梁支護。

3.3 設備銜接與通風

工作面開采至中風巷開口位置時，將中風巷開口上段支架進行回撤，將運輸機在中風巷位置掐斷，并將機尾、過渡槽和偏轉槽在掐口處連接，確保運輸機的完整性。然后將電纜、風水管路、信號線等管線重新布置，確保各項設備安全、穩定運行。各項設備重新完善后，即形成新的煤炭運輸系統，該系統的布置可有效避開DF7斷層。

為了避開DF7斷層，布置了工作面中風巷。這樣原回風系統便會發生改變。新的通風系統為：運輸巷→工作面切眼→中風巷→外切眼→回風巷→總回風巷道→風井。新的通風系統并不復雜，可滿足工作面正常風量需求。但考慮到斷層附近瓦斯濃度不穩定，故應在機巷和中風巷老空側掛設風障，確保風流能夠有效吹散上隅角瓦斯。另外，為了確保斷層附近瓦斯不超限，2228工作面布置了上隅角瓦斯抽放系統。直至通過該斷層，尚未出現上隅角瓦斯超限情況。

3.4 切眼的對接

在外切眼將預備支架安裝好，在中風巷布置一臺備用支架。當工作面推至距外切眼19～15m時對中風巷進行加固。當工作面推至與外切眼平齊時，采用導鏈將中風巷備用支架拉至切眼位置。然后將原切眼內的機尾段、過渡槽、偏轉槽拆除，將外切眼內SGZ－40T型刮板輸送機拆除，然后對原切眼內運輸機進行續接溜槽。續接溜槽數滿足開采條件時將拆掉的機尾段、過渡槽和偏轉槽進行安裝。然后，將電纜槽、鏈條、刮板等依次安裝。連接后重新敷設電纜，冷卻水管、風管、信號線、噴霧等相關管線和設備，且將支架與運輸機連接好。工作面開切眼對接完成后開始進行試運行，同時進行支架微調，確保支架平直度符合要求。

4 結語

斷層是綜采工作面回采過程中最常見的地質構造，合理選擇過斷層方法是確保工作面安全、高效開采的關鍵。對于小斷層，綜采工作面往往采取平推硬過方式通過。對于大型斷層，可采用跳采技術過斷層。2228工作面過DF7斷層采用跳采技術，雖然工作面中部掘進中風巷增加了施工費用，造成工作面暫時性停產，但該方式可有效避免瓦斯、頂板、水害等事故的發生，同時也一定程度地提高了煤質。2228工作面過DF7斷層實踐表明，采用跳采技術過斷層能夠確保工作面安全回采。

〔1〕王書偉.綜采工作面過斷層形態控制研究〔J〕.中國礦山工程，2010，39（1）：30－31.

〔2〕楊嘉昌，李 強.綜采工作面過斷層的頂板控制技術及應用〔J〕.中國西部科技，2009，（4）：29－30.

〔3〕丁玉群，王素貞.朱莊礦3522工作面復雜地質條件下安全高效途徑〔J〕.江西煤炭科技，2008，（4）：32－33.

〔4〕孫永田.米村礦28041炮放工作面過斷層技術研究〔J〕.煤炭技術，2008，27（4）：49－50.

〔5〕張光文.綜采工作面快速過斷層技術的推廣及應用〔J〕.山西焦煤科技，2009，（1）：7－8.

〔6〕劉照輝，劉 斌，馬金營.跳采在綜采工作面過斷層的應用〔J〕.煤炭工程，2008，（8）：35－36.