綜放工作面調雙斜過隱伏傾向斷層技術方案

眭一平

(山西蘭花科技創業股份有限公司望云煤礦分公司)

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綜放工作面調雙斜過隱伏傾向斷層技術方案

眭一平

(山西蘭花科技創業股份有限公司望云煤礦分公司)

摘要斷層是影響采煤工作面正常回采的一個重要因素，為延長綜放工作面走向長度，針對望云煤礦綜放工作面斷層構造帶的實際情況，通過調雙斜等措施，成功通過了F28隱伏傾向斷層，緩解了采掘接續緊張的局面，實現了安全高效生產，取得了較好的經濟效益，為類似礦區綜采工作面快速過斷層積累了經驗。

關鍵詞斷層綜放工作面傾向斷層調雙斜技術方案

望云煤礦是1座年產90萬t的礦井，地質及水文地質條件均較復雜，工作面采用綜采放頂煤采煤法生產，受井田采區面積較小、“三下”資源壓覆量多、地質構造復雜等因素的影響，工作面走向長度僅為260～700 m，造成搬家倒面頻繁，采掘銜接十分緊張。若避開斷層破碎帶重新開切眼，存在工作面搬遷周期長、資源浪費嚴重、后期生產計劃緊張等問題，針對F28斷層落差不大于5 m的地質特點，望云煤礦采取措施調雙斜硬性推進的方法穿過了該斷層。本研究以該礦3206工作面為例，對綜放工作面過F28斷層的技術方案進行分析。

13206工作面概況

3206工作面平均走向長648 m，傾斜長140 m，工作面傾角9°～20°，煤層厚2.6～5.3 m，直接頂為泥巖，厚4.9 m，層理節理較發育，工作面東部為3204工作面采空區，采空區積水量達20 000 m3。工作面采用后退式綜采放頂煤采煤法生產，MG160/375-WDI型雙滾筒采煤機割煤，SZZ764/110型轉載機配DSJ100/63/160可伸縮膠帶輸送機運輸，頂板支護采用91架ZF3400/17/28型中間架和4架ZFG4000/18/30型過渡架支護。工作面推進過程中38#架揭露F28正斷層(圖1)，兩順槽掘進時物探、鉆探均未揭露，為傾向隱伏斷層，斷層初期落差2.5 m，走向S27°W，與工作面走向大致平行。隨著工作面推進，斷層結構發生變化，呈現走向擠壓褶曲現象，斷層落差最大處達4 m，對工作面的影響范圍約88 m(2#～6#支架)，對推進方向影響范圍約70 m。F28斷層具有斜切節理較發育的特點，朝老空方向極易片幫冒頂。受地質構造及鄰近3204采空區動壓疊加應力的影響，工作面70#架至機尾端頭及回風順槽超前40 m范圍內頂板涌水量較大，約 70 m3/h，機尾端頭及超前巷道變形嚴重，頂底板累計變形量達1.6 m，兩幫收縮量達1.3 m。

圖1　F28斷層示意

2過斷層技術方案

2.1方案確定原則

(1)確保過斷層期間材料及人工投入成本盡可能低。

(2)盡可能降低工作面排矸量，一方面降低原煤灰分，提高原煤質量；另一方面盡可能實現快速、安全推進，避免頂板周期來壓或工作面停滯周期過長，增大工作面及兩端頭頂板管理強度[1-2]。

(3)確保工作面機械設備安全正常運轉，降低對“三機”(采煤機、液壓支架、刮板輸送機)設備的損壞程度。

2.2方案實施要求

鑒于F28斷層為工作面推進過程中直接揭露出的隱伏斷層，工作面物探及鉆探結果均未預先探查出，為實現工作面快速、安全通過該斷層，須消除或減弱工作面割矸的影響，須構建工作面走向及傾向豎曲面，確定仰采及工作面傾斜推進坡度，確保符合走向和傾向控制要求。

2.2.1工作面支架仰采坡度要求

工作面支架仰角的確定要求：①以不影響刮板輸送機油缸推進為原則；②仰角過大易導致支架立柱向采空區側傾角變大，形成倒傘形，支架升起越高，支架前梁越下傾，前柱相對下縮，采高降低直接影響采煤機的正常通行；③仰角越大，工作面架前冒頂和煤體片幫更難以控制，仰角過小則增大打眼爆破破矸的準備工作量。根據支架性能和工作面實際地質條件，斷層下盤仰角確定為15°～18°，即每循環0.6 m抬高控制為160～200 mm為宜。工作面在推進過程中，經實測過斷層的各支架角度，工作面8#～36#支架平均仰角超過19°，最大仰角達25°，導致20#～36#變坡點部分支架后傾嚴重，支架后柱伸出量過大，前梁下傾嚴重，同時工作面架前冒空絞頂后，下方采高不足2.0 m，導致支架推移困難，采煤機無法正常通行，繼續釋放頂部部分煤矸重新絞頂增打貼幫柱將支架升起后，采煤機方可通行。

2.2.2工作面傾斜坡度要求

為保障斷層構造帶區域附近工作面底板形成1個較合理的豎曲面，須確保刮板輸送機中部槽在水平方向、豎直方向的錯口(扒口)量不大于3 mm，相鄰兩溜槽夾角為0.6°，斷層面變坡角度不宜超過14°，斷層上盤(即機尾)方向留底煤以不小于35 m為宜，過長則底煤浪費嚴重，過短則刮板機彎曲度過大，造成中部槽及圓環鏈磨損嚴重影響生產。

3安全技術管理措施

過斷層時工作面20#～38#架采用爆破割底矸、38#～60#架采用抬刀留底煤推進，使工作面保持不大于12°的坡，為斷層上下盤過渡段。為快速穿過斷層，機頭至斷層交面線段采用不大于15°的仰采方式逐步抬高，工作面其余部分沿煤層底板正常推進，穿越斷層后調斜俯采找底板正常推進。若工作面局部頂煤松軟且較薄、易冒落，維護管理難度較大，可直接采取仰采至頂板直接沿煤層頂板推進。斷層含矸極易冒落地段須嚴格按正規循環爆破作業，超前1個循環推進減少工作面空頂時間。

工作面構造區變坡點附近15 m范圍內須確保采高不低于2.4 m，前后臨架應平穩過渡，相鄰支架側護板錯茬以不超過其自身寬度的2/3為宜，嚴防擠架咬架現象的發生?？刂乒ぷ髅婷罕谄瑤?、冒頂是確保工作面仰采方式回采速度的關鍵，頂板破碎時，移架方式采用追機、超前帶壓擦頂移架方式及時支護頂板。斷層破碎帶及煤巖結合帶附近須做好支架端面的頂板超前管理維護工作，有條件的可采取預注漿措施超前固化頂板，改善生產條件，片幫較深時也可采用單體柱配合木梁挑頂、架設順山棚擠料的方法控制頂板。

過斷層期間，工作面仰角過大時及含矸段前后10 m范圍內應根據現場頂板情況少放或不放頂煤，以免造成支架推進困難，其余部分放頂煤采取多次輪流放頂的措施，防止一次放煤上頂放空，導致頂板垮落將作用力作用于煤壁，引起煤壁片幫。對于斷層破碎帶附近加固頂板時，除絞頂人員以外的人員須站立于工作面支架內，且兩前柱前須設置堅固的遮擋設施，以防滾落的矸石傷人。

強化工作面勞動組織管理，打眼爆破應分段平行作業，下端頭出口須確保暢通，工作面涌水及時排放。重點加強工作面機尾端頭及超前管理強度，每班安排專人負責巷道的落底、壓頂及刷幫工作，斷面須滿足工作面的人員通行、通風安全技術要求。做好水害因素分析和水害預測預報工作，完善工作面防排水系統，嚴格貫徹“探、放、堵、截、排”的綜合治理方針，強化防治水工作管理力度，疏降臨近3204采空區、工作面頂板及老空區涌水，確保礦井安全正常生產。

加強工作面現場安全管理，每班配備2名安全員負責施工現場的安全監察工作。提高現場操作人員的職業技能水平，各工種人員須嚴格按相關規程及施工技術措施規范操作。過斷層期間，嚴格堅持礦級、科級領導帶(跟)班制度，同時配備1名調度跟班員，負責指導協調解決施工中存在的問題。

4結語

經過近70個工作日的推進，望云煤礦3206工作面現已成功穿越F28斷層，工作面累計多回收煤炭4萬t，取得良好的經濟效益。3206工作面開采實踐表明,過斷層期間根據地質構造的性質及特點，合理設計工作面走向和傾斜“雙斜”角度并采取綜合的施工方法和技術措施，對于確保綜放工作面安全順利通過隱伏傾向斷層有一定的參考價值。

參考文獻

[1]徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2004.

[2]譚云亮.礦山壓力與巖層控制[M].北京：煤炭工業出版社，2010.

(收稿日期2015-11-10)

眭一平(1968—)，男，經理，工程師，碩士，048411 山西省高平市寺莊鎮。