綜采工作面旋轉調面過斷層的技術措施

袁曉凡

（霍州煤電集團有限責任公司 團柏煤礦，山西 臨汾 031400）

受斷層構造影響，綜采工作面煤層及頂板巖層整體性被破壞，從而導致斷層附近工作面頂板破碎、煤壁邊幫嚴重，加大了端面空頂距，不僅影響著工作面移架、推溜、采煤機割煤等，增加了工作面回采難度，而且很容易引發重大煤礦安全事故。所以綜采工作面在過斷層期間，必須分析過斷層時主要存在的技術難題，根據實際情況采取有效的回采工藝及安全技術措施。

1 工作面概述

霍州煤電集團有限責任公司團柏煤礦位于霍州市白龍鎮陳村，距離縣城約4.5 km的汾河西岸，井田呈不規則多邊形，東西長約9.8 km，南北寬約4.1 km，井田面積 33.8372 km2。井田開采1、2、6、7、9、10、11號煤層，開采標高為+110 m～+590 m。礦井設計生產能力為2.1 Mt/a。礦井分兩個水平開采，443水平開采1號、2號煤層， 現已停采；+400水平開采10、11號煤層。

310工作面位于+400水平三采區東翼，工作面以東為308工作面，以南為+400水平大巷，以西為三采區大巷，以北為實煤區。工作面回采煤層為10號煤層，平均厚度為2.65 m，工作面設計走向長度為1200 m，傾向長度為200 m，采用綜合機械化走向長壁采煤方法。310工作面無偽頂，直接頂主要以泥巖為主，厚度為4.7 m，直接底以砂質泥巖為主，厚度為7.2 m。

根據團柏煤礦地測科提供資料顯示，工作面回采至610 m處將揭露一條正斷層F6，斷層從回風順槽610 m處揭露，從運輸順槽650 m出貫通，最大落差為2.4 m，最小落差為2.1 m，傾角為50°，見圖1。對工作面回采產生很大影響，通過研究決定仰斜開采過F6斷層。

圖1 團柏煤礦三采區310工作面F6斷層剖面

2 過斷層主要存在的技術難題

1）由于310工作面F6斷層從回風順槽側預先揭露，比運順槽側超前40 m，斷層走向與工作面成11°夾角，按正規循環作業時工作面從機尾逐漸往機頭方向揭露斷層，當機尾揭露斷層時，整個工作面立即采用仰斜回采時，加大工作面機頭段煤柱損失，若機尾段采用仰斜回采，機頭段采用沿煤層平行回采時，加大了仰斜與平行回采交界處支架，管理難度，同時不利于頂板管理。

2）在采用仰斜回采時，仰采角度及仰采距離直接關系著破巖量及煤柱損失量，同時仰采時需破頂板巖層，而310工作面直接頂主要以炭質泥巖為主，該巖層極不穩定，受構造應力、回采壓力的影響，工作面在破頂巖仰采時頂板很容易發生破碎、冒頂、大面積垮落等事故，僅采用液壓支架帶壓擦頂進行支護，效果差。

3 安全過F6斷層技術措施

團柏煤礦310工作面在過F6斷層時，為了減少工作面煤柱損失及破巖量，在過斷層前決定對工作面進行旋轉調整，保證工作面傾向與斷層走向一致，同時為了保證仰斜回采時頂板安全，在仰斜回采期間對斷層帶附近破碎頂板采取“注漿+超前加長錨桿”聯合支護。

3.1 工作面旋轉調面

（1）當工作面機尾段回采至590 m處支架推移到位后，工作面停止正規循環作業，進行旋轉調面，此時工作面機頭段距斷層F6距離為60 m。

（2）旋轉調面時以機尾段108#支架為旋轉中心（工作面共計112架支架，首尾各2架端頭支架），采用等分法旋轉工作面，由于工作面穩裝107架支架，每架支架寬度為1.75 m，而刮板輸送機最大彎曲角度為1.2°，刮板輸送機允許彎曲范圍內長度L=0.75/sin1.2=37.5 m（0.75-采煤機切割深度），每個等分內支架數量N=37.5/1.75=21架，所以整個工作面可等分數m=107/21=5。

（3）310工作面采用五等分旋轉時，等分點分別為24架、45架、66架、87架、108架，采用“短刀割煤4刀，長刀煤五刀”的方法進行回采。

（4）首先將采煤機移位至24#支架并斜切進刀割煤至3#支架，然后空刀返回至42#支架，并及時推移3#～24#支架間刮板輸送機，然后再從45#支架斜切進刀割煤至3#支架，到位后再空刀返回至66#支架并推移3#～45#支架間刮板輸送機，依次類推直至整個工作面一個循環割煤完成，見圖2。

（5）第一個循環割煤后進行第二循環割煤且割煤方式相同，由于310工作面旋轉距離為40 m，每個循環旋轉距離為5×0.75=3.75 m，所以整個工作面旋轉到位需割煤11刀。

圖2 團柏煤礦310工作面等分法旋轉回采割煤進刀方式

3.2 仰斜回采頂板聯合支護技術

（1）當工作面旋轉到位后開始仰斜回采，仰斜角度為7°，為保證仰采期間頂板穩定，對頂板進行注漿及加長超前錨桿支護。

（2）首先在工作面頂板施工一排注漿鉆孔，鉆孔間距為3.0 m，鉆孔深度為8.0 m，鉆孔與工作面成7°仰角布置，見圖3。

圖3 團柏煤礦310工作面注漿、超前錨桿支護剖面

（3）采用高壓注漿泵向鉆孔注射速馬麗散混合液，在注射過程中必須保證注漿壓力不得低于6 MPa，注漿過程中發現煤巖體有漿液滲出時停止注漿，并及時進行封孔處理。

（4）待工作面注漿2 h后，在工作面頂板以7°仰角施工一排超前支護鉆孔，鉆孔間距為1.5 m，鉆孔深度為3.5 m，鉆孔直徑為28 mm，見圖3。

（5）在鉆孔內依次填裝錨固劑及支護材料，每個鉆孔填裝兩支錨固劑，即一支MSK23/60型，一支MSKC23/35型；支護材料為長度3.0 m，直徑22 mm加長左旋螺紋鋼錨桿。

（6）工作面超前錨桿支護施工完后，開始以7°仰角進行回采，回采過程中必須帶壓擦頂移架。

（7）當工作面回采2.0 m后及時補打第二排超前加長錨桿支護，相鄰兩排支護交錯布置，且疊加距離為1.0 m，見圖3；當工作面回采8.0 m后施工第二排注漿鉆孔并進行注漿，直至工作面過完斷層。

（8）310工作面過斷層后沿下盤煤層頂底板平行回采時，需再次旋轉調面，確保工作面正規作業，旋轉調面施工工藝與過斷層前相同。

4 結語

霍州煤電集團有限責任公司團柏煤礦三采區310工作面在過F6斷層期間，通過技術研究，采取等分旋轉法進行調面，減少了工作面過斷層時破巖量，提高了三角煤柱回收率，同時采取“注漿+加長超前錨桿”聯合支護方式對斷層破碎帶頂板進行維護，提高了仰采期間頂板安全穩定，保證了回采安全，取得了顯著成效。