綜采工作面過斷層的應用實踐

張成陽(山西河曲晉神磁窯溝煤業有限公司，山西 河曲 036500)

1 概況

1.1 礦井概況

山西河曲晉神磁窯溝煤業有限公司井田位于山西省河曲縣東南方向，井田南北長4.111 km，東南寬2.860 km，井田面積10.622 7 km2. 批準開采8#～14#煤層，其中可采有10-1#、10-2#、11#、13#煤層，其余為不可采煤層。原設計生產規模1.2 M萬t/a，提能后變更為2.4 M萬t/a. 開采深度：1 100～780 m標高。井田內10-1#、11#、13#煤層自燃傾向性均為自燃煤層，自燃等級為Ⅱ。現采煤層為10-2#煤層，采煤方法為長壁一次采全高。

1.2 工作面概況

該綜采工作面是磁窯溝煤業井田內二盤區第二個回采工作面，工作面推進長度1 616 m，寬180 m，采高平均4.6 m，工作面可采儲量為180.6萬t. 10201切眼距膠運順槽50 m處，有一條斷距為13 m的斷層，10201回風順槽1 435 m處有一條斷距為3.6 m的斷層，根據斷層走向與后期鉆探驗證判斷為同一條斷層，斷距由13 m降至3.6 m，斷層影響長度約為375 m. 由于斷層斷距較大，導致工作面中部出現平均長度約50 m范圍大面積矸石，同時切眼兩端頭落差20.51 m，工作面最大坡度為16°15′56″，給工作面回采帶來了極大困難。

工作面平面布置圖，見圖1.工作面切眼剖面示意圖見圖2.

2 過斷層具體實施方案

2.1 工作面調斜處理

1) 因該工作面兩順槽高差較大，為防止工作面初采期間運輸機向機頭方向上竄至煤幫影響推進，故在工作面切眼掘進設計時已經對切眼進行了調斜處理，根據以前實踐經驗，設計工作面膠運順槽側超前回風順槽側5 m.

2) 回采期間保證機頭超前，超前距離根據回采經驗控制在5～8 m，通過工作面回采時實踐效果較好，有效地控制了工作面運輸機上竄下移，保證了兩順槽的安全出口暢通。

2.2 回采工藝調整

1) 考慮到該綜采工作面膠運順槽側低，回風順槽側高，故割煤工藝在初采過斷層期間調整為由機尾向機頭方向單向割煤，即：始終堅持在機頭側進刀，向機尾方向割煤，割通后，跑空刀返回機頭進刀再次割煤，往返一次割一刀煤。回采期間可有效利用采煤機機身上的破碎機，對構造區域割下的大塊矸石進行破碎，防止了大塊矸石堵住機頭運輸進料口影響工作面快速推進。

2) 由于兩順槽高差較大，回風順槽側高，膠運順槽低，原煤向下運輸，采煤機割煤產生的阻力和采煤機牽引等綜合作用力會使溜子在推移過程中向下滑移，所產生的滑移量會帶動液壓支架向下偏斜。當偏斜后的支架推溜桿繼續順著偏斜方向推溜時，推溜力在偏斜方向上的分力又增大了溜子下滑力，加大了溜子的下滑量，移架時造成支架繼續偏斜，反復多次，就造成了支架和溜子的下滑，導致機頭安全出口不暢通。為防止此現象的發生，采取堅持由機頭向機尾方向順序推溜，實踐證明能夠有效防止工作面運輸機向機頭方向下竄，保證安全出口暢通。

圖1 工作面平面布置圖

注：圖中黑色區域為煤，白色區域為矸石，兩順槽高差為20.51 m圖2 工作面切眼剖面示意圖

3) 生產期間密切關注溜子的上竄下移(兩端頭安全出口距離)情況，當出現溜子向一側竄動時應提前采取相應措施，即通過采取在工作面端頭加刀的方式控制工作面溜子竄動，注意加刀數應根據現場實際情況合理調整，防止由于加刀次數過多導致溜子向另一方向竄動。

2.3 技術指導

1) 工作面層位調整期間，要求每天對工作面矸石區域進行素描寫實，并對該斷層走向進行分析總結，每隔兩天對工作面進行一次剖面測量，根據測量情況及時指導工作面層位調整。需要注意的是，工作面調整每刀抬底或臥底量不宜過大，根據生產經驗，每刀調整量抬底或臥底一般不超過150 mm.

2) 10201綜采工作面在過斷層期間工作面中部出現了大量矸石，在10201回風順槽每隔100 m施工1個探水孔驗證斷層情況，根據現場矸石分布情況選擇合理位置進行分倉，將工作面的矸石和煤分兩個煤倉裝運，為煤炭銷售創造便利。

2.4 斷層影響區域補強支護

1) 該斷層在10203回風順槽距離切眼375 m處揭露，受斷層影響現場10201回風順槽頂板破碎嚴重，巷道掘進期間頂板出現冒落現象，局部巷道超高。為防止工作面推進至該位置時支架不能有效接頂以及超前支護單體無法支護導致順槽漏頂，提前在10201回風順槽斷層影響區域頂板進行錨索+鋼帶補強支護，對巷道頂板超高區域制作人工假頂，同時采用馬麗散高分子注漿材料，對破碎頂板進行加固。實踐證明，該方法有效保證了超前支護單體的正常架設和支架回采至此處時的有效接頂。

2) 工作面回采至距離10201回風順槽揭露斷層30 m處時，調整回風順槽超前支護長度和間排距。超前支護長度由原來的支護長度20 m調整為25 m；單體的支護方式由原來三排布置，單體間排距1.2 m×1.5 m調整為四排布置，單體間排距為1 m×1 m，提高順槽斷層影響區域頂板的支護強度。

2.5 現場生產組織優化

1) 加強工作面工程質量管理，防止出現工作面上竄下移以及支架倒架等現象影響工作面正常推進，工作面調整應整體進行調整，杜絕工作面內小范圍區域大抬大臥，盡量保證工作面底板平整。

2) 10201工作面過斷層區域采取拉超前架管理，每隔10架拉出一臺超前支架作為定位架，有利于工作面整體支架調整。

3) 由于工作面矸石區域硬度大，防止煤機強行通過造成設備損壞，過斷層期間對工作面矸石分布區域采取放松動炮措施，降低矸石硬度，減少對設備的磨損，保證工作面能夠快速推進。現場使用氣腿式鑿巖機打眼，炮眼布置根據工作面現場矸石分布、硬度等實際情況確定間排距、數量、炮眼深度。注意現場施工時應觀察矸石紋理分布情況決定炮眼施工角度，利于提高炮眼施工進度和爆破效果。

4) 考慮到過斷層時割矸石造成設備配件損壞，提前對綜采工作面的設備配件進行儲備，保證了回采斷層期間配件的正常供給，同時將采煤機滾筒截齒更換為重型破巖截齒，在采煤機滾筒葉片上補焊專用耐磨塊，確保采煤機葉片更耐磨、更完好。

5) 過斷層期間加強人員配備和設備檢修力度，對重點檢修區域實施重點盯防，及時檢查設備的檢修質量，保證各項檢修任務的圓滿完成，為順利通過斷層做足基礎工作。

3 結 語

由于此次綜采工作面過斷層斷距為H=13～3.6 m，斷距較大，斷層影響推進距離長，且工作面兩端頭落差較大，由于初采過斷層前期準備工作充分，工作面回采期間未出現較大問題，局部斷層影響區域頂板出現小范圍破碎和漏頂現象，在采取了相應的措施后最終順利通過了該斷層，同時對推進過程中出現的問題進行了經驗總結，可對以后出現類似過斷層情況提供參考和借鑒作用。

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