曹莊煤礦綜采工作面過(guò)斷層的實(shí)踐與探索

史書杰

摘 要：通過(guò)采煤工作面推進(jìn)中所揭露斷層這一地質(zhì)構(gòu)造，總結(jié)分析我國(guó)現(xiàn)階段過(guò)斷層時(shí)遇到不同條件下的推過(guò)方法，在理論上探討，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐進(jìn)行了方法驗(yàn)證，提出了過(guò)斷層的主要技術(shù)措施及其適用條件。優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，對(duì)綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)有了指導(dǎo)實(shí)踐的意義。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；過(guò)斷層；實(shí)踐探索

1 -120西大巷八層外綜采工作面現(xiàn)況

1.1 斷層情況。-120西大巷八層外綜采工作面煤層傾向N27°W～N67°W，走向變化不大。煤層傾角為8°～30°，平均21°。該面地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。工作面回采范圍內(nèi)共揭露16條斷層，其中f7、f8、f9、f10為逆斷層，其余均為正斷層。f2、f4、f5、f6、f7、f13、f14、f15、f16斷層落差均大于1m，根據(jù)相鄰工作面及老巷揭露斷層資料分析，f2、f4、f7斷層將切穿本面，對(duì)本面回采影響大。斷層附近圍巖節(jié)理發(fā)育，完整性差。造成該區(qū)域煤層厚度、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最小煤厚1.0m。該區(qū)域斷層、煤厚變薄對(duì)工作面回采煤質(zhì)將產(chǎn)生較大影響。

1.2 采煤工藝。-120西大巷八層外綜采工作面采用雙滾筒采煤機(jī)割煤，本面采用MG2×160/710-AWD型雙滾筒采煤機(jī)。采煤機(jī)螺旋滾筒上（下）行割煤，往返一次進(jìn)兩刀，雙向割煤。采煤機(jī)割煤、螺旋滾筒裝煤、刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤、液壓支架支護(hù)頂板。當(dāng)遇地質(zhì)構(gòu)造變化或一次無(wú)法將煤全部裝入輸送機(jī)時(shí)，往返一次進(jìn)一刀。

2 過(guò)斷層技術(shù)措施

2.1安全技術(shù)措施。根據(jù)-120西大巷八層外綜采工作面推過(guò)斷層時(shí)面前頂板破碎現(xiàn)狀（冒落或者未冒落）、斷層不同的地質(zhì)特征（落差高度）等情況下對(duì)綜采工作面礦山壓力分布特點(diǎn)和不同施工工藝的特征，采取了下列安全技術(shù)措施。①當(dāng)-120西大巷八層外綜采工作面面前頂?shù)装鍘r石硬度系數(shù)大于4時(shí)，我礦8層頂板巖石堅(jiān)硬，所使用的采煤機(jī)破巖困難、影響采煤機(jī)的使用并且會(huì)損壞設(shè)備，此時(shí)需用打眼響震動(dòng)炮的方法處理。②在頂板裂隙發(fā)育區(qū)段，及時(shí)拉超前架護(hù)頂。防止因煤層破碎誘發(fā)冒頂事故。③過(guò)斷層時(shí)，斷層處巖石采用打眼爆破法處理。下降盤打眼放頂留底煤，上升盤打眼臥底，順直工作面刮板輸送機(jī)，隨工作面推進(jìn)，根據(jù)工作面煤層上翻或下翻情況，逐刀臥底或放頂起、落輸送機(jī)，將采高控制在1.5～2.3m范圍之間，當(dāng)斷層落差大，支架行程超高時(shí)，斷層上升盤采用支架上方打“井”字型木垛的方法將頂板裝實(shí)確保支架初撐有力，嚴(yán)禁支架超高或支架立柱行程不足200mm。使用 2.5m板梁傾向插入支架頂梁上部，在板梁上方走向搭接方子木或板梁，使其形成“井”字型木垛（2.5m板梁傾向使用在相鄰三架頂梁上方，防止移架時(shí)木垛失穩(wěn)）。④頂板破碎時(shí)，采用擦頂移架以防松動(dòng)頂板要緊跟前滾筒移架或人工操作超前移架，要帶壓移架，減少頂板的松動(dòng)。我礦的-120西大巷八層外綜采工作面下半部采用ZY5000/12/24液壓支架維護(hù)頂板，移架步距600mm，保證支架初撐力不小于24MPa。工作面上半部對(duì)柱支護(hù)：對(duì)柱與對(duì)柱間距為1m，每組對(duì)柱之間支柱間距為400mm。采用見四回一控頂方式。可在支架前端搭設(shè)工型鋼或者穿長(zhǎng)板梁并且鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)組合的方法維護(hù)面前較為破碎的頂板，或者移架前在端面架設(shè)走向和順山棚，如果條件允許，也可以在煤壁掏梁窩，架設(shè)臨時(shí)棚梁支護(hù)頂板。

2.2 過(guò)斷層時(shí)冒頂。當(dāng)-120西大巷八層外綜采工作面遇到推過(guò)斷層時(shí)發(fā)生了冒頂，煤層傾角較大時(shí)會(huì)有液壓支架被推倒的危險(xiǎn)，或者發(fā)生壓死液壓支架和堵塞采煤工作面等生產(chǎn)事故。最常用的措施方法就是及時(shí)木料背頂，在液壓支架上面搭設(shè)木垛，要求是木垛最下面一層的木柱平行于煤壁，而且保證能夠用搭在倆個(gè)相鄰的液壓支架上面，從而保證搭設(shè)的木垛能夠與冒頂處的頂板充分接觸，能夠承載頂板壓力。還有一種方法就是在破碎處及時(shí)打設(shè)錨桿，局部打設(shè)錨索加強(qiáng)支護(hù)，但是這種支護(hù)措施方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)及頂板冒落條件有一定的要求。近些年來(lái)，應(yīng)用化學(xué)的方法加固頂板在過(guò)斷層的施工中應(yīng)用也更加普遍，在一些西方的發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用效果明顯，但是成本消耗、施工技術(shù)的要求較高。

2.3 過(guò)斷層時(shí)落差較大。當(dāng)-120西大巷八層外綜采工作面推采時(shí)遇到斷層落差較大時(shí)，受地質(zhì)條件影響會(huì)造成工作面的起伏較大。為了使設(shè)備從一盤順利過(guò)渡到另一盤，需選擇一個(gè)合理的推進(jìn)坡度，一般在距離斷層面5-15m處開始，上抬或下扎量一般每刀60-140mm，保證液壓支架上部頂梁不會(huì)互相擠壓，能夠順利推移液壓支架和采煤機(jī)的前進(jìn)。推過(guò)斷層后仍需要繼續(xù)調(diào)整推進(jìn)坡度，盡快恢復(fù)到正常生產(chǎn)。在地質(zhì)條件符合的條件下，最好優(yōu)先用由斷層上盤向斷層下盤推進(jìn)的方法。當(dāng)采用斷層下盤向上盤推進(jìn)時(shí)，因?yàn)樯舷聝杀P不同的位置，液壓支架會(huì)承擔(dān)下盤頂板的壓力和上盤頂板一部分的壓力，從而增加了液壓支架的承受負(fù)載，對(duì)液壓支架影響較大。由于壓力集中，容易發(fā)生片幫冒頂事故。當(dāng)采用由斷層上盤向下盤推進(jìn)時(shí)，上盤頂板的巖層壓力可以部分傳遞于下盤，液壓支架承受的負(fù)載較小，保證現(xiàn)場(chǎng)的安全。

3 -120西大巷八層外綜采工作面的實(shí)踐及現(xiàn)場(chǎng)效果

3.1 -120西大巷八層外綜采工作面在推采斷層的過(guò)程中，主要考慮斷層的地質(zhì)特征和斷層處的頂板完整程度，控制好斷層處面前頂板的完整性是過(guò)斷層的技術(shù)措施的關(guān)鍵。

3.2 -120西大巷八層外綜采工作面在推進(jìn)過(guò)程中遇到了頂板破碎的狀況，及時(shí)搭設(shè)木垛背頂，保證支架的初撐力合格，及時(shí)帶壓拉架。認(rèn)真分析并且對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際勘測(cè)，提高人員的勞動(dòng)效率，加強(qiáng)班組的管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理和矸石處理，這對(duì)正常推過(guò)斷層，減少施工工期，提高原煤產(chǎn)率有十分重要的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

4.1 -120西大巷八層外綜采工作面過(guò)斷層時(shí)，如果生產(chǎn)的工作面壓力大，存在沖擊地壓發(fā)生隱患的可能，在過(guò)斷層時(shí)應(yīng)該提前注意，距離斷層處40m時(shí)每推進(jìn)5m就要進(jìn)行礦壓觀測(cè)，可以采用鉆孔卸壓法進(jìn)行卸壓，并要提前進(jìn)行煤層注水 ，降低煤層的硬度。

4.2 -120西大巷八層外綜采工作面過(guò)斷層時(shí)，一般采用小于10 o—12 o的仰角或俯角進(jìn)行推進(jìn)工作，不宜超過(guò)16 o，否則會(huì)引起刮板輸送機(jī)和液壓支架下滑而無(wú)法推進(jìn)，造成大量的煤炭滑出溜槽。在推移刮板輸送機(jī)和拉移液壓支架，需要注意液壓支架和刮板輸送機(jī)仰、俯角一致，否則將會(huì)造成推移千斤頂損壞，密封圈產(chǎn)生破損，活塞出連接槽等機(jī)械事故。

4.3 -120西大巷八層外綜采工作面過(guò)斷層時(shí)，綜采工作面要做到“兩平一直”，底板若有凹凸不平的現(xiàn)狀時(shí)，應(yīng)提高面前溜子或拉架使液壓支架前移。

4.4 -120西大巷八層外綜采工作面過(guò)斷層時(shí)，需要減少采高，盡量的接近液壓支架伸縮量的下限，從而來(lái)增加液壓支架的穩(wěn)定性，保證前移時(shí)的穩(wěn)定性和較大的伸縮量，來(lái)避免出現(xiàn)的局部冒頂。

4.5 -120西大巷八層外綜采工作面遇到斷層時(shí)要從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，加強(qiáng)維護(hù)好面前頂板、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理、設(shè)備、矸石的管理，對(duì)具體煤層的特性及其圍巖的狀況，抓好班組的安全施工管理工作。保證工作面順利通過(guò)了斷層影響帶，實(shí)現(xiàn)綜放工作面快速連續(xù)過(guò)斷層。