西銘礦42208工作面過斷層工藝探討

張 輝

（山西焦煤西山煤電集團公司 安全生產監督管理局，山西 太原 030053）

斷層是礦井開采中的一種常見地質構造，是指巖層斷裂后兩側巖層發生顯著位移的斷裂構造［1］。在我國，工作面過斷層最常見的方法包括：調整采高法、挑頂臥底法、跳采法和綜合法等［2］。合理開采方法的選擇與煤層賦存條件、斷層落差、傾角以及工作面推進方向等多種因素有關，選擇合理的開采方法，對保障工作面安全通過斷層有著十分重要的作用［3］。西山煤電集團西銘礦42208工作面在推進過程中，遇到一條逆斷層F214，貫穿整個工作面，對回采影響很大。本文根據礦井實際情況，提出工作面過斷層的安全技術措施，保障工作面正常生產，避免安全事故的發生。

1 工程概況

西山煤電集團西銘礦位于山西省古交市附近，42208工作面主采2#煤層，位于1018水平西十二采區，煤層厚度為1.70～2.20 m，平均厚度為1.85 m，煤層傾角為1°～4°，平均2°，屬于近水平煤層，工作面走向長度664 m，傾斜長度197 m，工作面面積為130808 m2。

工作面單軌吊巷位于工作面南側，長721 m，為矩形斷面，斷面寬為3.8 m，高為2.8 m，斷面面積10.64 m2；頂板采用螺紋鋼錨桿、鋼帶、錨索聯合支護，頂板錨桿間排距為0.85 m×1.10 m，錨索按兩排花型布置，間排距為4.0 m×2.2 m；巷道兩幫采用錨桿支護的形式，按兩排花型布置,間排距為1.5 m×1.2 m；皮帶巷位于工作面北側，長715 m，矩形斷面，斷面寬為3.6 m，高為2.6 m，支護方式與單軌吊巷相同。

在煤層開采過程中，距離切眼約385 m處遇到一條貫穿整個工作面的逆斷層，對工作面開采影響很大，斷層落差H為5.5～10.0 m，傾角∠為17°～25°（在單軌吊巷附近H=10 m，∠=25°，皮帶巷附近H=5.5 m，∠=17°），斷層走向為117°，傾向為207°。

2 過斷層技術工藝

2.1 過斷層方法選擇

根據西銘礦42208工作面實際情況，初步擬定過斷層采用跳采重新開采眼過斷層或者挑頂拉低平推過斷層。

綜合考慮兩種方法的優劣，重新開切眼耗費時間較長，影響工作面正常接續，且浪費斷層帶內煤炭資源，經濟效益差。因此，綜采42208工作面過斷層采用上盤拉底、下盤挑頂的方式，風鉆濕式打眼，一次裝藥一次爆破的方法通過。若煤層滾幫嚴重，進行打眼注漿加固頂板和煤幫。

2.2 過斷層工藝

工作面距離斷層5～8 m時，提前挑頂作業，減少斷層落差，挑頂前將工作面采高控制在1.8 m，以減少挑頂工作量，當揭露斷層時，及時調整工作面，減少揭露面積。

過斷層時先利用爆破松動，然后用采煤機掃矸的方式通過。具體工藝技術如下：

（1）工作面過斷層時，采用多工序平行作業，降低耗費時間，提高工作效率，快速通過斷層；

（2）如斷層巖體強度較低，利用采煤機直接掃矸通過，斷層巖體強度較大時，采用打眼震動爆破的方式通過斷層；

（3）進行爆破作業時，首先采用高頻風鉆濕氏打眼，鉆孔深度為1.0 m，間排距為0.8 m×0.8 m，最上部鉆孔距離頂板0.5 m，鉆孔布置與采煤機方向呈80°角，循環進度為0.8 m，炮眼布置見圖1。

（4）每次爆破完成后，及時利用破板移架及時支護，破板規格為3.0 m。當發現頂板較為破碎時，應采取鋪設金屬網的方法加強支護，防止頂板冒落矸石傷人。

（5）爆破工作全部完成后，移動支架，認真檢查工作面頂板和煤壁，確認沒有問題后，開動采煤機，將矸石掃入運輸機，及時移溜。

圖1 炮眼布置

具體爆破參數如表1所示。

表1 爆破參數

3.1 兩巷超高段假頂安全技術措施

工作面單軌吊巷超高段寬度為3.8 m，長度為30 m，高度為10 m（原設計高度為2.8 m），皮帶巷超高段寬度為3.6 m，長度為13 m，高度為5.5 m（原設計高度為2.6 m）。對于超高段的支護，為保障巷道圍巖穩定，上部應鋪設人工假頂，使巷道高度與原設計方案相同，假頂使用Φ≮180 mm的紅松圓木，初步計算單軌吊巷需40層左右，皮帶巷需要16層左右。在做人工假頂時應遵守以下安全措施：

（1）嚴格遵守“敲幫問頂”制定，如發現巷道有離層或者滾幫現象，必須及時處理，保證井下工作人員的安全。

（2）在安設單體液壓支柱時，必須保證有三人配合操作，液壓支柱必須穿鞋，不能安置在浮煤之上，必須保證支柱升緊，有足夠的初撐力，保證支護質量［4］。

（3）巷道維護時，必須制定科學可行的管理方法，現場須有班隊干部跟班指揮，統一調度，嚴格遵守操作規程，避免事故的發生。

（4）采用木垛架設人工假頂時，必須嚴格接頂，架構假頂后，巷道高度要與原巷道高度一致，避免出現臺階或巷道過低的現象。

3.2 打眼爆破時的安全技術措施

（1）打眼前操作人員要熟悉操作規程，嚴格遵守設計要求，熟練操作打眼設備；打眼前認真檢查設備情況，發現異常及時處理［5］。

（2）放炮時，工作人員應距離100 m外警戒，不得擅離職守，警戒線位置見圖2。

圖2 放炮警戒

（3）放炮結束后，要認真檢查頂板、煤壁的情況，檢測機尾上隅角瓦斯狀況，滿足安全生產要求后，方可繼續生產。

3.3 滾幫嚴重時注漿安全技術措施

過斷層時，若發現嚴重滾幫現象，應采取注漿的方法及時處理，具體方法參考附近41122工作面，首先在滾幫嚴重的地段進行加固處理，注漿孔應在煤層中部布置，注漿孔深度為4 m，直徑為42 mm，間距為4.5 m，應斜向上15°角布置。使用多功能泵施工，運作正常后，將A、B兩組進料管插入吸料桶，1:1混合，當壓力值正常后停止注漿，重復以上操作直至結束［6］。 注漿布置見圖3。

圖3 注漿布置

注漿時應注意的安全技術措施有：

（1）注漿過程中，應穿戴專用防護設備，認真檢查設備情況，發現損壞故障應及時更換。

（2）開始注漿前，要檢查頂板和煤壁情況，保障作業環境安全，不能直接接觸注漿材料。

（3）注漿時，嚴禁平行作業，避免事故的發生；搬運重型設備時，應多人共同配合完成。

（4）如果遇到煤壁松軟，極易發生滾幫等事故的區段，必須設置護幫裝置，保障工作人員的生命安全。

4 結語

根據西銘礦42208工作面實際條件，分析斷層分布情況，對工作面過斷層技術進行系統研究，得到以下結論：

（1）工作面推進時遇到一條貫穿整個工作面的逆斷層，綜合實際情況，確定采用挑頂拉低，一次裝藥一次爆破的方法平推過斷層；

（2）確定過斷層的工藝技術，提出打眼爆破和架構假頂的安全措施，保障礦井的安全生產；

（3）當遇到滾幫嚴重時，采用注漿的方法及時處理，提出注漿的工藝方法，確定安全技術措施。

在實際生產中，采用本文研究方法，工作面快速安全的通過斷層，未發生任何安全事故，保障了礦井生產的正常進行。