采煤工作面過斷層技術(shù)分析

胡雪墩

(霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山木瓜煤礦，山西 霍州 033102)

0 引言

煤礦采煤工作面回采過程中，經(jīng)常會遇到落差大小不等的斷層。過斷層回采一般有2種方案，其一為重開切眼，跳采；其二為直接過斷層。重開切眼涉及綜采支架搬家、跳采等問題，資金投入大，煤炭損失多，同時還加大了工作面接續(xù)的難度。采取適當(dāng)直接過斷層回采，既可達(dá)到采煤之目的，又能取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1 采煤工作面過斷層方法

采煤工作面一般采用以下方法直接過斷層開采。

直接割煤過斷層：當(dāng)斷層落差較小，上下兩盤接觸處之間的煤層的厚度大于或等于液壓支架的下限通過高度，則液壓支架可以順利通過，綜采工作面可直接采煤過斷層。

割頂(底)采煤過斷層：上下兩盤接觸處之間的煤厚小于液壓支架下限通過高度，煤層底板或頂板巖石較軟且頂板較完整，可通過機(jī)組割底或割頂直接采煤過斷層。

用預(yù)掘巷與割底相結(jié)合的方法過斷層：斷層落差較大，可采取預(yù)掘巷輔助法過斷層。

2 采煤工作面過斷層的主要技術(shù)措施

2.1 頂板管理

加強(qiáng)頂板壓力監(jiān)控，通過礦用數(shù)字壓力表及時監(jiān)測支架的初撐力和工作阻力，進(jìn)行動態(tài)分析，掌握頂板應(yīng)力規(guī)律。另外兩巷超前支護(hù)區(qū)，用阻力檢測儀測壓(即測壓槍測壓)，量取單體柱的初撐力和工作阻力。采煤機(jī)割煤時將斷層揭露的斷層上盤的板尖子割平，確保支架不出現(xiàn)較大錯茬。采取聯(lián)網(wǎng)、打水平錨桿等方式托頂煤和防止煤壁片幫。為了防止過斷層時發(fā)生大面積片幫引起冒頂事故，須降低采面上部斷層帶及以上采高。無論是否在斷層帶，必須提前拉超前架。在不能拉超前架的地方，追采煤機(jī)前滾筒移架。

2.2 加強(qiáng)支架穩(wěn)定性

安裝防倒千斤頂，從采面機(jī)尾開始，每架安裝一套防倒千斤頂裝置。在拉架時收緊防倒千斤頂，減少支架向下偏移。及時調(diào)架，在斷層帶及以上備用單體柱，配合使用防倒千斤頂、側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)架，保證支架處于合理的支護(hù)狀態(tài)。保持正確偽傾斜，使輸送機(jī)上下滑移量相互抵消，支架必須始終垂直輸送機(jī)，并及時使用側(cè)護(hù)板或單體柱對支架調(diào)整。

2.3 處理冒頂安全技術(shù)措施

過斷層時，由于頂板破碎，頂板壓力大，雖然采取了多種方法進(jìn)行控頂，但還是會有發(fā)生流矸冒頂?shù)目赡堋９ぷ髅姘l(fā)生冒頂時，要及時閉鎖面溜，待頂板冒落穩(wěn)定后，再采取措施進(jìn)行處理。如冒頂范圍較小，可直接沿煤壁擠板，從冒落上側(cè)處加板向下擠，幫柱柱頂朝向老塘側(cè)扎角70°～85°。如果冒頂范圍較大，由冒高地點(diǎn)的上方頂板完好支架上一組開始向冒高地點(diǎn)處理，處理時要由上向下逐架進(jìn)行，每組支架先用打兩塊方木打牢托板，然后在抽冒較嚴(yán)重的地點(diǎn)采取做人工假頂?shù)姆椒ㄗo(hù)頂，接頂厚度不小于0.5 m，并在其板下打好順煤壁托板。

3 實(shí)踐應(yīng)用

以某煤礦為例對過斷層技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行闡述。該礦工作面長度為115.6 m，走向長度為1 360 m。進(jìn)回采到75.3 m后出現(xiàn)了落差為1.5 m的斷層，該斷層的影響范圍預(yù)計(jì)為沿工作面方向40 m，沿推進(jìn)方向9 m。對于超過20 m的工作面兩順槽進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)。

對揭露斷層進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，該工作面的局部頂板已經(jīng)出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，為了有效地防治出現(xiàn)冒頂事故，采取常規(guī)的辦法，第一步就是將走向板梁鋪設(shè)在支架前的梁上，其中板梁一端可以架設(shè)在支架頂梁上，而板梁的另一端可以與煤壁頂緊，隨后將單體柱架設(shè)在梁頭上，為了保證煤壁頂板的穩(wěn)固性，需要加設(shè)#字木垛，最后帶壓移架，通過上述一系列的措施，主要目的是為了減少移架過程中的頂板損壞。

當(dāng)工作面出現(xiàn)斷層時，要及時采取措施，調(diào)整斷層走向，進(jìn)而調(diào)整斷層與工作面之間的夾角。如可使工作面與斷層間為斜交，這樣可最大限度地降低一次性揭露面積。一般而言，斷層與工作面間的夾角越大越好，因?yàn)檫@樣可使得可能出現(xiàn)的斷層架構(gòu)破碎帶的面積盡可能小，而且有利于斷層的維護(hù)。

頂網(wǎng)設(shè)置不但可以最大限度地減少冒頂事故，同時可預(yù)防頂板漏研現(xiàn)象。具體到煤礦項(xiàng)目中，頂板保護(hù)普遍采取上單層金屬網(wǎng)搭配鋼絲繩的方法，該方法能最大限度地對頂板進(jìn)行維護(hù)和防控，其防控范圍為沿工作面方向在機(jī)尾的側(cè)網(wǎng)頭及繩頭到達(dá)回風(fēng)順槽處。其中鋪設(shè)的金屬繩采用10#經(jīng)緯網(wǎng)，而鋼絲繩采用10#鋼絲繩，與此同時兩者采用聯(lián)接的方式進(jìn)行固定，每間隔100 mm用16#聯(lián)網(wǎng)絲進(jìn)行固定，同時使用16#聯(lián)網(wǎng)絲在間隔250 mm的地方進(jìn)行固定。在過構(gòu)造區(qū)期間，需將采高控制在1.7～2.0 m間，并與構(gòu)造區(qū)域外側(cè)的采高隨平、隨好。

通過采取以上安全防護(hù)技術(shù)，過斷層期間成功控制了頂板，與采取傳統(tǒng)方法相比節(jié)約了5天以上的工期，徹底杜絕了漏頂和冒頂?shù)仁鹿实陌l(fā)生，還大幅減少了相關(guān)設(shè)備的投入數(shù)量，提高了煤炭的回收率與回采進(jìn)度，具有非常明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

4 結(jié)語

采煤工作面過斷層是采煤工作中的一道難題，如果充分分析地質(zhì)條件、斷層特點(diǎn)，制定針對性的措施，直接過斷層還是可行的。這樣做不僅可以減少工作面的搬家環(huán)節(jié)，還可以節(jié)省成本，減少煤炭損失，緩解工作面接續(xù)等問題。