綜采工作面過大斷層開采技術研究

朱少剛

摘 要：綜采工作面遇10m以上大斷層時，考慮到安全、煤質、經濟效益等各方面因素，往往采取跳采方式。但朱仙莊煤礦是煤與瓦斯雙突礦井，在開采煤層群時，優先選擇開采保護層作為防治突出措施，因此，為了避免保護層開采工作面跳采過大斷層，造成工作面采空區留有煤柱，保護層開采綜采工作面不得不強行推過工作面內10m以上的大斷層。朱仙莊礦II1051工作面是礦井10煤層II5采區首采工作面，工作面地質條件復雜，最大斷層落差達到12m，通過采取工作面開采前的前期論證、開采時過斷層前的組織準備與過斷層時的精心組織，工作面順利推過落差12m米的大斷層，取得了良好的社會經濟效益。

關鍵詞：保護層開采、綜采工作面、過大斷層技術

1 工程概述：

II1051工作面位于II5采區一區段，是II5采區首采工作面。II1051工作面走向長達1256m，傾斜長137m，工作面標高-442～-510m，煤層厚度1.5～2.5m，平均煤厚2.5m，工作面地質儲量60萬噸，可采儲量57萬噸。煤層傾角為10～ 21°，平均16°，煤層普氏系數 1.13，煤層自燃發火期1～3個月。工作面頂底板情況見表1，

II1051工作面地質構造復雜，工作面在施工風、機巷及切眼過程中共揭露大小斷層46條，落差最小為0.6m， 最大為12m。其中F5、F5-3、Ⅱ1051fF2、F5-1四條大斷層斜穿工作面外段，Ⅱ1051JF16、F5-2-1、Ⅱ1051JF20三條大斷層斜穿工作面里段，對回采影響較大，其余的對回采有一定的影響。斷層走向與工作面走向近似垂直，煤層落差是工作面采高的5倍。其中，F5-1斷層落差達到12.0m，對生產影響很大。

2 過斷層技術：

2.1 過斷層方法選擇

采煤工作面過斷層方法的確定，由于II1051工作面是保護層工作面，通過回采10煤層工作面作為8煤層下保護層開采，保護層工作面不能跳采過大斷層，因此，必須必須采取強推硬過的方法強行推過斷層，不存在跳采。

根據II1051工作面地質情況，強行推過過斷層方法分為破頂板過斷層和破底板過斷層，方法的選擇主要是工作面煤層頂底板巖性確定，考慮現場施工的難易程度，一般都選擇巖石較軟的地方通過；II1051工作面直接頂普式系數7.0，而直接底普式系數只有3.0，顯然頂板要比底板堅硬，同時考慮工作面兩巷實際情況，對工作面兩巷的施工安全以及實際操作進行比較，最后選擇最優方案為工作面破底板過斷層。

2.2 工作面主要裝備選擇：

考慮到工作面過斷層的需要，II1051工作面主要設備配置： ZY6800-17/36A型液壓支架；MG-550/1380WD型采煤機；SGZ-800/800型刮板輸送機；SZZ-830/315型轉載機； PLM-2000型破碎機。

①工作面設備選型選用MG-550/1380WD型采煤機，與我礦綜放工作面相比，大大提高了采煤機的功率，特別是加大了采煤機截割能力，采煤機截割部功率為達到1000kW， 保證了工作面過斷層時能有效切割底板巖石。②選用ZY6800-17/36A型液壓支架，支架初撐力為5229kN， 工作阻力6800 kN， 能有效支護頂板；同時為了為適應工作面仰俯采要求，支架伸縮梁行程達到800mm，比綜放工作面伸縮梁增加200mm，頂梁側護板可延伸到頂梁前端，使整個工作面全封閉，能有效防止工作面煤壁片幫。③工作面破碎機選用PLM-2000型，加大了破碎功率，能有效破碎工作面采下的大塊矸石。

綜采設備經過II1051工作面過大斷層實踐檢驗，確認設備選型能夠滿足綜采工作面過大斷層要求，II1051工作面過斷層期間，綜采工作面主要設備未出現較大影響生產現象。

2.3 過斷層技術

（1）合理調整工作面甩采角度，減緩斷層揭露速度。

由于工作面斷層走向不規則，根據現場實際情況，II1051工作面主要斷層多首先在風巷揭露，為了避免大面積揭露斷層，造成工作面大面積采全巖，因此采取甩采機尾的方式，使工作面從機尾逐漸揭露斷層，減少工作面因過斷層對回采工作面的影響。

（2）實行分段臥底，減緩工作面見頂板速度，實現破底回采。

在工作面風巷實行二次抹帽降棚臥底，第一次臥底幅度在0.25m/峒。第二次臥底量逐漸減少，臥底幅度在0.15m/峒。在實際施工中，兩次降棚臥底最大時高度達到了4.0m，有效減緩了工作面見頂板的速度，大大降低了現場過斷層施工的難度。

（3）吊掛防竄矸網，防止飛矸傷人。

工作面仰采巖石段吊掛防竄矸網，防止飛矸傷人，防矸網上邊掛在支架頂梁上，下邊搭在電纜槽站板以里，實行煤壁全封閉管理，煤壁片漏時網和支架立柱能夠形成一道屏障，能夠有效防止片矸和飛矸傷人，確保了現場施工人員的人身安全。

（4）工作面推進時，進入仰采地段時全部采取提刀的方式回采，防止工作面鏈板機飄車和支架仰角過大，工作面嚴格控制好抬車幅度，每刀抬車幅度控制在150㎜左右。

（5）帶壓移架， 降低采高， 控制煤、巖體片幫。

工作面仰采時，支架需逐步爬行調整回采角度， 通過降低工作面采高； 移架時做帶壓移架， 降低頂板松動對周圍煤巖體的破壞， 控制煤、巖體片幫。

3 結語

朱仙莊煤礦地質構造復雜， 煤層賦存變化大且斷層較為發育， 對安全生產影響較大。又由于綜采工作面為保護層工作面，不能實施跳采，因此，綜采工作面安全推過落差10m以上的大斷層對整個礦井的生產布局具有重大意義。

參考文獻

[1]孫凱，高林海，白艷林.臨斷層90°旋采巷道圍巖變形數值模擬研究[J].煤炭技術. 2015（01）.

[2]李以虎.綜采工作面過大落差斷層回采方案比選方法[J].科技資訊. 2013（15）.