綜采工作面過同煤層老巷、過斷層技術探討與經濟開釆

摘要：本文對綜采工作面同時過斷層、過老巷進行了實踐研究，解決了斷層三角區及老巷內頂板控制、斷層及老巷設備管理、優化過斷層及老巷方案等一系列生產問題，提高了煤質，減少了斷層打放工作量，降低了材料投入費用，提高了生產效率。為類似條件下工作面安全經濟開采提供了經驗和參考對象。

關鍵詞：過斷層；同煤層老巷；外部切眼

1 工作面簡介

某礦1905工作面主采9層煤，煤層厚度3.3～4.0m，平均3.6m，煤層傾角26～33°，平均傾角29°，工作面走向長度平均815m，傾斜長度平均244m。工作面采用走向長壁后退式采煤法，自然垮落法管理頂板，綜采采煤工藝。

1905回風巷為沿空留巷，使用鋼管混凝土墩柱作為巷旁支護材料，柱距1m，使用矸石袋壘砌擋矸墻，帆布封堵防止采空區漏風。工作面放面時預計沿空留巷修復困難，決定留設20m保護煤柱在沿空留巷以下補掘一條回風巷。當巷道掘進362m時揭露正斷層，斷層落差6m，該斷層對應沿空留巷終點位置以里174m處揭露的f2斷層。在巷道掘進583m時，與沿空留巷支架保護煤柱寬度減小至15m，巷道圍巖壓力驟然變大，巷道斷面收斂率達到32%，上幫垮幫，巷道迎頭向后83m被煤矸充實，無法向前掘進。經比較研究決定退回修復沿空留巷后安裝工作面。廢棄的補掘回風巷成為老巷，工作面斷層貫穿至溜尾，形成工作面同時過老巷及斷層的不利局面。

2 工作面應力狀態分析

1905工作面推采過程中將同時過老巷、過斷層，老巷充實段內因煤矸充實巷道，巷道圍巖應力已經釋放，故決定對充實段巷道不再修復。但巷道上幫收到垮幫影響，頂板空頂時間長，頂板離層，部分地段頂板破碎，掉頂，在生產時需要提前剝幫維護頂板。沿空留巷內隨著推采壓力顯現明顯，同時老巷與斷層共同對煤層完成了切割，導致沿空留巷與老巷之間煤柱在斷層以里段形成孤島煤柱。斷層切割煤層，使得工作面推采至老巷揭露斷層附近時形成高應力三角煤柱。兩處高應力煤柱在工作面推采至斷層附近時，均表現出片幫震頂頻繁，頂板破碎狀態，對頂板維護極為不利。

3 施工方案

根據工作面條件，提出三套施工方案：

方案一：采用工作面平推硬過斷層、老巷的方法（圖1）。

優點：減少輔助工作量，工作面始終保持向前平推，減少煤炭資源丟失浪費。

缺點：過斷層打放工作量大，孤島煤柱與三角煤柱頂板壓力大，頂板維護困難，容易發生漏冒頂事故，工作面推采速度受影響，超前壓力始終在工作面前方，對老巷及回風巷支護極為不利。

方案二：采用在推采過老巷充實區后，老巷以上段支架、溜槽撤出，以老巷為回風巷向前推采。在回風巷斷層外20m處重新開切眼，切眼方位角與工作面方位角相同，切眼長度30m。提前蹲放支架在切眼內，待工作面推采到與切眼平齊后，與切眼合茬變為一個工作面繼續向前推采（圖2）。

優點：避免了孤島煤柱高應力區對生產影響，將該段回風巷作為卸壓巷道，減小了老巷內及三角煤柱壓力，降低了超前支承壓力對斷層的影響。在回風巷外開切眼，減少了過斷層打放工作量，提高了生產效率。

缺點：丟失浪費一部分煤炭資源，部分支架需要撤除安裝，多打一條巷道，對斷層附近頂板造成影響，工作面推采過來后頂板管理困難。

方案三：沿回風巷斷層以外20m處沿斷層走向補掘回風斜巷187m，與工作面貫通，避開斷層，斷層以上支架、溜槽撤出，在回風斜巷內提前蹲放支架、溜槽，工作面向前推采逐漸延長，直至斜回風巷采完，沿回風巷向前推采（圖3）。

優點：完全避免了斷層及老巷、孤島煤柱等應力集中區的影響，提高了工作面生產效率。

缺點：丟失浪費煤炭資源較多，工作面支架、溜槽撤除安裝工作量大，尤其是工作面延長時間較多，占用生產時間多。斜回風巷向工作面推采方向掘進，掘進工程量大，斜回風巷掘進期間受超前支承壓力影響，容易誘發沖擊地壓，不安全因素較多。

綜合考慮，方案二在經濟技術上優于方案一、方案三，決定采用方案二。

4 過斷層、過老巷期間采取安全措施

（1）斷層上盤挑頂，下盤抬底，順平頂底板，斷層附近采高控制在2.6m～2.8m，斷層上行一節，頂板挑開一節，底板抬起一節。

（2）斷層巖石段煤機截割困難，采用爆破作業，爆破后及時回采，減少空頂時間。煤機過斷層20節后，待斷層處拉完超前支架，移溜結束后方可繼續動機割煤。

（3）工作面過補掘回風巷分段處理頂板：巷道充實段巷道內不再修復支護，在巷道上幫剝幫維護頂板。剝幫段始終超前工作面3～5m，使用廢舊道軌沿傾向支護，廢舊工字鋼沿走向拖住道軌，使用單體一梁三柱支護工字鋼， 頂板不平處使用半圓木穿頂。上幫使用單體配半圓木逼幫，菱形網擋矸。巷道完好段，提前打設超前支護，超前支護長度不小于50m，支設雙排單體，當超前支承壓力明細，巷道變形嚴重時，支設三排單體。

（4）老巷內支回柱時，人員不跨越機道，從外部切眼進入老巷。煤機在老巷附近割煤時，嚴禁人員進入老巷門口施工。

（5）老巷及工作面冒頂處理方法。工作面斷層及老巷內冒頂，采用舊道軌或廢舊工字鋼及半圓木在支架頂梁上方及前方造人工假頂，老巷內及煤壁側打設單體托住工字鋼或道軌。支架始終拉超前架，防止繼續冒頂。

（6）過老巷處斷層：斷層上行至老巷附近時，溜尾爬坡，溜槽擋煤板側低于煤壁側，煤機運行至溜尾附近時容易割支架前梁，使料吊墊溜槽擋煤板側，確保煤機正常割煤。

（7）老巷以上支架溜槽回撤：按照撤面支護要求鋪網打設錨帶、錨索梁，溜尾抹角開幫，將溜尾下滑，中間溜槽撤除外運，，使用絞車撤除支架。撤除的支架直接運至外切眼，在外切眼內蹲放好。溜尾在切眼以外碼放好準備延長。撤除前，溜尾向外提前臥底400mm，增加巷道高度。外切眼與回風巷交叉點處臥底順平底板，為延長溜尾做好準備。

（8）工作面合面開采：工作面推采過老巷內斷層后繼續向前推采，與外切眼位置平齊后停止推采，將老巷內支架下滑與工作面支架合茬，加延溜槽，合面后工作面整體向前推采。

（9）[JP2]斷層破碎帶、老巷與工作面交叉點上幫側頂板，始終保持鋪網向前推采，每推采1.2m打設錨帶一排。錨桿間距0.9m，[JP]使用規格為20mm*2000mm錨桿，錨固力不小于130KN。

（10）加強設備管理，尤其過斷層期間，順平順直運輸機，提高打放質量，減少煤機震動，做好斷層處支架管路及電纜保護，防止崩壞電纜及管路。

（11）對支架初撐力加強管理，支架超高處使用半圓木穿頂，確保支架接實頂板。拉架時控制好支架狀態，不能擠架、歪架。

（12）煤層頂板有一層泥巖，斷層上行至老巷附近時，上盤逮頂臥底，下盤臥底撇頂，減少泥巖暴露面積，便于頂板維護。待斷層上行至溜尾時，再挑開泥巖頂板，順平頂板，保持老巷與工作面頂板不能出現錯茬。

5 效果分析

1905工作面于2016年4月15日開始揭露斷層，至2016年9月27日過斷層結束，期間過老巷149m，實現安全生產。期間生產原煤16.53萬噸，減少支護材料投入30多萬元，減少了矸石產生量3375t，提高了煤質，提高了生產效率，增加了經濟效益。

參考文獻：

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[2]朱海峰.薄煤層綜采工作面過斷層、過老巷技術實踐[J].價值工程，2014（25）：140141.

[3]馮德才，莊小偉.大傾角薄煤層綜采工作面過斷層破碎帶技術實踐[J].工程技術，2015（12）：7778.

作者簡介：張寶義（1970），男，現任新礦內蒙能源長城煤礦副總工程師，主要從事煤礦生產準備，綜釆機電管理。