深部礦井復合頂板綜采工作面過N型導水斷層技術管理實踐

楊繼和 等

摘 要：根據礦井地質條件，通過實踐和三維勘探資料，科學地分析了鄆城煤礦首采工作面的斷層情況，提出復雜地質條件下綜采工作面過斷層技術。以工作面過FY15斷層（H=13m）、Yf2斷層（H=7m）、Yf1斷層（H=9m）三條斷層組成的N型斷層帶為例，總結綜采工作面安全推過導水斷層帶的技術方法， 并介紹推采過斷層期間頂板管理、放炮管理、防治水管理、通防管理、防沖管理、設備管理等技術管理經驗，為其他礦井類似工作面過大斷層提供借鑒，本技術具有廣泛的實用和推廣價值。

關鍵詞：綜采；深部礦井；N型斷層帶；斷層破碎帶；導水斷層；復合頂板

0 引言

隨著科技的發展和綜合機械化程度的逐步提高，煤礦生產受地質條件的制約日趨明顯，地質構造成為影響綜采生產正常進行的最主要因素，特別是深部礦井復合頂板條件下，過落差大于煤層厚度的導水斷層，一直是一項難以攻克的技術難題，更是高產高效礦井綜采生產的“勁敵”，結合井田內斷層發育規律、回采工作面綜合勘探成果及煤層頂底板條件，總結出一套有效的推采過斷層方法，不但能避免煤炭資源的浪費，更對礦井安全生產及提高經濟效益有著重大意義。

1 概況

1.1 工作面概況 1300工作面是鄆城煤礦首采工作面，工作面走向長1263m，傾斜寬100m，開采面積12.55萬m2；平均煤厚6.6m，工作面設計可采儲量91.4萬t，該面位于一采區西部，西為八里莊斷層和八里莊支四斷層，東為1300工作面泄水巷（即為1301工作面膠帶順槽），北為一采軌道巷和輔助軌道巷，南為八里莊支四斷層，本工作面的開采深度為-845m。地面無建筑物和其他設施，回采對地面設施影響很小。首采工作面地質條件復雜，斷層發育，在巷道掘進過程中共揭露斷層78條，落差大于1m的斷層33條、大于3m的斷層12條，最大斷層落差13m。兩順槽坡度變化較大且頻繁，上下山多達10個，最大坡度14°。

1.2 N型斷層局域概況 FY15斷層（H=13m）、Yf2斷層（H=7m）、Yf1斷層（H=9m）對1300工作面形成了一個N型切割，斷層破碎帶巖石的膠結性較差，可能導通上部石盒子組含水層水的可能性較大，同時，N型斷層局域內分布一條1#聯絡巷，1#聯絡巷與Yf1斷層交錯，地質條件極為復雜，掘進施工時發生過冒頂，回采時易導通上部石盒子組含水層水。

FY15斷層：走向125°，傾向35°，傾角57°，正斷層，落差13m。

Yf2斷層：走向198°，傾向108°，傾角70°，正斷層，落差7m。

2 過N型斷層風險評價

①1300工作面繼續回采，會造成應力的重新分布，可能會造成對FY15斷層疊加影響，致使導水通道更加發育，造成更大的出水。外段揭露并通過落差7m、9m的斷層，與FY15斷層對1300工作面形成了一個N型切割，斷層破碎帶巖石的膠結性較差，可能導通上部石盒子組含水層水的可能性較大，同時，外段回采將過1#聯絡巷，1#聯絡巷與Yf1斷層交錯，地質條件極為復雜，掘進施工時發生后冒頂，回采時易導通上部石盒子組含水層水。②目前因受FY15斷層活化及工作面出水影響，工作面煤體酥軟破碎，工作面頂板破碎、漏頂、片幫嚴重，工作面頂板維護困難，回采難度較大，工作面繼續向前回采揭露斷層面積進一步增大，受斷層影響范圍進一步增大，頂板管控難度較大。③工作面推采過斷層期間，采空區遺煤滯留增多，通過調研周邊礦井當月推進度低于80m時，就容易發生煤層自燃，按照目前1300工作面過斷層速度分析，過FY15斷層速度平均2刀/天，月推進度48m，如果工作面出水將進一步影響推采進度，極易造成煤層自燃發火。工作面繼續向前回采將進入俯采段，采空區的標高要高于采煤工作面的標高，即里高外低，采取注漿措施后，漿液不易存留封堵采空區，漿液易從采空區涌入工作面，惡化現場作業環境，不能達到預期的效果，起不到真正防火作用。④工作面繼續向前推進，560m～1060m段區域將陸續揭露FY15斷層（H=13m）、工作面2#切眼、Yf2斷層（H=7m）以及工作面1#聯絡巷，地質構造復雜，巷道分布較為集中。受回采應力、斷層構造應力以及三角煤柱等諸多因素影響，該區域若直推回采施工，工作面整體防沖安全隱患以及防沖卸壓工作量均較大，防沖安全壓力較大。

通過風險評價分析可知，工作面推采過次N型斷層難度較大，安全隱患較多，必須從頂板、防治水、通防及防沖等方面出發，制定出一套深部礦井過導水斷層的技術方案。

3 結論

深部礦井綜采工作面過導水大斷層，是采煤技術的一大難題，對于大采高工作面過斷層 ，頂板、煤壁的管理是關鍵 ，必須樹立頂板控制“初撐力第一”的思想，堅持帶壓移架，拉超前架，正確使用護幫板。當煤壁松軟或有片幫情況下，要預注馬麗散加固或煤壁超前架棚管理。當然，設備的選擇及斷層裂隙水、瓦斯的防治也是不可忽視的，只有充分考慮到影響工作面過斷層的各方面因素，制訂合理的方案并嚴格付諸實施 ，才能確保工作面安全順利通過斷層， 最大限度減少其對生產的影響 ，提高工作面綜合單產，提升礦井的經濟效益。