綜采工作面過地質構造與老巷技術研究

楊守峰

（山東肥礦技師學院，山東 肥城271600）

0 概述

在確定采區巷道設計時，雖然充分考慮了地質構造對采煤工作面布置的影響，但在實際回采過程中，由于地質構造發生變化或者前方有老巷，采煤工作面過地質構造或老巷仍是不可避免的。地質構造包括斷層、陷落柱、褶曲帶和火成巖。當采煤工作面遇到以上地質構造時或老巷時，為了保證工作面的正常推采和生產安全，應采取有針對性的安全技術措施。

1 采煤工作面過地質構造

1.1 采煤工作面過斷層

綜采面遇到斷層時將會影響生產，過斷層的方法主要涉及到斷層落差大小、煤層厚度、液壓支架最大最小支撐高度和采煤機破巖能力。工作面直接推過斷層時可采取調整采高、起頂落底、墊矸石或木板、架設木垛以及提吊支架等措施。斷層落差大時應另掘開切眼。

綜采面過斷層主要有以下幾種方法：

（1）斷層落差小于煤層厚度和支架最小支撐高度之差，綜采面過斷層時不必起頂或落底，可直接通過斷層。

（2）若斷層落差大于二者之差，采煤機可直接切割頂底板巖石通過斷層；若頂底板堅硬，可采用爆破法起頂或落底穿過斷層。為了盡量保持頂板的完整性，大多采用落底的方法通過斷層。

目前根據煤礦技術水平和現場實踐，斷層落差相當于煤層厚度的情況下，工作面是可以通過斷層的。但是斷層落差過大時，增加了切割巖石量，容易損壞采煤機，含矸率高，煤質變差，推采速度慢，不能維持采煤工作面的正常生產，不如另搬新面。今后隨著采煤機功率加大，破巖能力的增強，斷層落差超過煤層厚度時，也可以采取硬過的方法。

綜采面過斷層時，要采取以下安全技術措施：

（1）通過斷層前，應根據斷層性質、落差大小及頂底板巖層厚度等因素，正確確定通過斷層的方法（起頂、落底、起頂并落底），做到既有利于維護頂板又減少破巖量。

（2）根據區段平巷揭露斷層情況，為了減少斷層在工作面內的揭露范圍，遇斷層前應適當調整工作面方向。當圍巖為中等穩定以上巖層時，工作面與斷層走向之間夾角應不小于20°~30°；圍巖不穩定時，此夾角保持在35°~45°之間。

（3）過斷層前要逐步降低采高，以減小破巖量，增加支架的穩定性。采高控制在適當大于液壓支架的最小支撐高度，防止出現死架子。通過斷層后逐步增大采高至設計高度。

（4）斷層范圍內地段應使頂底板保持相對平緩，傾角盡量控制在15°以下，避免出現明顯的臺階，以保證輸送機和液壓支架處于良好的工作狀態。

（5）當巖石普氏系數f＜4時，采煤機可直接割巖石，切割過程中要降低切割速度；如果巖石堅硬，切割困難時，則采用淺打眼、放小炮的爆破方式起頂或落底，并對附近液壓支架進行保護，防止爆破崩壞。

（6）在斷層附近可采取以下支護措施：

①先架設傾斜梁、傾斜棚或斜交梁，采取間隔移架，先移的支架頂梁托住傾斜梁后再移鄰近支架；②可在面前煤壁上預先掏梁窩架設超前梁或超前走向棚；③盡量采取帶壓擦頂移架方式，提高移架速度，減少空頂時間；④頂板冒落處應采用木垛接頂背實。

1.2 采煤工作面過陷落柱

巖溶陷落柱是指煤層下伏碳酸鹽巖等可溶巖，因地下水溶蝕引起上覆巖層冒落而成的剖面上呈柱狀的塌陷體。在陷落柱內，煤層完全受到破壞，還存在導水的可能性，給采煤工作面推采帶來困難和安全隱患。

對陷落柱首先要加強地質預測，在區段巷道掘出后，應使用坑透儀進行透測，并配合鉆探，正確確定陷落柱位置、尺寸大小、導水性及影響范圍，根據具體情況制定相應的技術措施。

對面積較大、導水性很強的陷落柱，多采用繞過的方法，但要留足防水保護煤柱；對于直徑小于30m且不導水的陷落柱，一般采用硬過的方法，在生產過程中應注意下列問題：

（1）采用放震動炮，采煤機清矸的方法。

（2）采煤機清矸時，應當采用小步距、多循環的方法，減少頂板的暴露面積。

（3）適當降低采高，但要保證支架不會被壓死。采高要逐漸變化，以滿足支護和運輸的需要。

（4）陷落柱范圍內適當滯后移架，用長鋼梁或木板梁一端插入巖壁，另一端搭在支架前梁上的方法進行特殊支護，采煤機清矸后要立即移架。

1.3 采煤工作面過褶曲帶

當采區內有大褶曲時，應使工作面的推采方向垂直于背、向斜軸，使工作面沿著煤壁方向沒有大的起伏，給液壓支架創造良好的工作條件。對于小的褶曲，可用采煤機適當下切或留底、割頂，使頂底板形成緩和的曲面，以便設備通過。

1.4 采煤工作面過火成巖

火成巖侵入煤層有時呈巖脈、巖床狀，有時呈散珠狀，造成煤層缺失，煤層厚度變薄或局部不連續。對于前者處理方法類似于過斷層，若為走向或斜交時，視其范圍大小，可重新掘切眼或縮短工作面。若呈散珠狀，則常采取超前爆破加以處理。

1.5 采煤工作面過空巷

空巷的圍巖已有不同程度的變形和破壞，工作面通過時，應采取有效的安全技術措施。根據空巷維護狀態、空巷與工作面空間的相對位置以及空巷的用途等不同，可分別采取加固巷道內原有支架、用木垛或煤矸充填空巷等方法。

（1）過穿層石門

采煤工作面過穿層石門時，要先加固石門支架。在工作面附近的一段石門內，要架設密集木垛或用煤矸填實。順煤層傾斜在木垛上鋪設木板，液壓支架在木板上通過，使支架有堅實的基礎。架設木垛的巷道長度應使石門與工作面相交處三角巖柱有足夠厚度（約3m）及承載能力。若石門穿入頂板，則頂板石門中也需有木垛，使工作面支架免受頂板巖層冒落時的沖擊。

若石門與煤層相交處圍巖十分破碎或回采后石門尚需使用，可用留煤柱的方法加以保護。在工作面尚未到達前，可預先掘進斜溜子道（越過運輸石門），當斜溜子道與工作面相通后，將工作面輸送機頭上移，就可由斜溜子道出煤而留下保護煤柱。

（2）過本層平巷

工作面前方老巷為盲巷時，要首先啟封，通風排瓦斯，修復老巷。當老巷與工作面平行時，應事先調整工作面方向，使其與工作面斜交，減小揭露老巷范圍，便于控制工作面頂板。若老巷支護完好，可打中間點柱加固；若老巷頂板破碎，支架損壞較多，應加密支架并增設單抬棚或雙抬棚；若頂板壓力大，還要架木垛，以防冒頂發生。綜采面過老巷時，可利用液壓支架的前探梁托住棚梁端頭，再逐步拉架前移。若頂板不穩定，可在前探梁上先沿傾斜方向放上抬梁，用以托住老巷的棚梁前進。

2 結論

采煤工作面過地質構造時，應采取綜合治理的方法。對于地質構造過分發育的塊段，采用炮采工藝，炮采對地質變化的適應能力較強；在工作面設計時將斷層留在區段煤柱內，或雖然工作面內有斷層，但與工作面夾角不易太小，以減少對工作面的影響范圍；采用調斜的方法，改變工作面的推進方向，躲開地質變化帶；工作面推進中，發現了未知的，工作面難以通過的地質構造時，可將工作面甩掉一部分，其余部分繼續推進，過后再對接為整面；遇到較大地質構造時，需要做各種比較，以權衡利弊，若強行通過地質構造代價太高，則應搬遷工作面；工作面過老巷時可采取加固巷道內原有支架、用木垛或煤矸充填空巷等方法。

［1］徐永圻,主編.煤礦開采學[M].徐州:中國礦業大學出版社,2009.

［2］張吉春,主編.煤礦開采技術[M].徐州:中國礦業大學出版社,2009.

［3］李增學,主編.礦井地質學[M].北京:煤炭工業出版社,2009.

［4］魏可忠,主編.礦井地質[M].北京:煤炭工業出版社,2009.