綜采工作面過走向斷層技術方案研究

張昌盛

（山西安煤礦業設計工程有限公司，山西 太原 030006）

金泰源煤礦110110綜采工作面在切眼掘進期間揭露落差8 m的正斷層，斷層傾角62°，通過掘進迎頭兩幫斷層面位置、工作面兩順槽地質情況，初步判斷該斷層為走向斷層。為了降低斷層對回采的影響，從試采期間的層位調整、全巖段放震動炮助采、設備的保護三個方面采取了綜合措施。

1 綜采工作面基本情況

110110綜采工作面位于主平硐運輸大巷南部，該面南部為未采區域；西部依次為采區回風巷、采區運輸巷、采區軌道巷；上部為采空區。工作面切眼長230 m，工作面走向長為340 m，該面煤層平均厚度為2.8 m，相對穩定，全面發育一層夾矸，該面整體角度不大，平均在5°左右。

2 綜采工作面過走向斷層技術

2.1 綜采工作面安裝后試采期間層位調整

110110綜采工作面安裝結束后，82#～103#架受走向斷層影響幾乎為全巖，巖性為砂巖，該段影響范圍為33m，傾角25°，為了降低刮板輸送機的運行阻力，合理控制液壓支架防倒防滑，決定工作面試采期間在斷層影響范圍內采取挑頂、抬輸送機的措施，將工作面內局部傾角25°降低至15°。工作面層位調整預想剖面圖如圖1。

圖1 工作面層位調整預想剖面圖

2.2 全巖段采用放震動炮助采

2.2.1 起初震動炮助采方案

110110綜采工作面全巖段采用放震動炮助采方案。根據采煤機滾筒截深為0.6 m，起初確定炮眼深度為1.5 m，每茬炮夠兩刀進尺深度1.2 m，炮眼利用率為80%。炸藥類型為三級煤礦許用乳化炸藥Φ32×320mm，每卷重300 g。施工炮眼采用氣腿式鑿巖機配合Φ26×1.8m六方鉆桿、Φ42鉆頭。炮眼布置為三排眼，即頂、中、底眼，炮眼間排距為1.5×1m，對應雷管號段為Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ。裝藥方式采用正向裝藥，其炮眼封滿泥。炮眼布置圖如圖2。

2.2.2 優化后震動炮助采方案

優化后震動炮助采方案將炸藥改用為三級煤礦許用乳化炸藥Φ27×300 mm，每卷重200 g。氣腿式鑿巖機配合Φ26×1.8 m六方鉆桿、Φ32鉆頭。炮眼布置方式、裝藥方式不變。

2.3 工作面過斷層期間設備管理

（1）全巖段每架支架護幫板上固定一塊強力皮帶，強力皮帶長1.7 m，寬1.0 m，皮帶沿走向方向使用M24螺栓配合夾板固定在護幫板上，每架間保證100 mm壓茬。放炮期間將護幫板打開保證強力皮帶對設備進行保護。放炮后，收回護幫板，將皮帶捆到支架前梁上，防止影響煤機通過。

（2）放炮前將采煤機停在機尾處，防止大塊矸石崩落后卡在采煤機下部無法通過，增加輸送機運行阻力，直接損傷刮板及鏈條。

圖2 炮眼布置圖（單位：mm）

2.4 工作面過斷層期間頂板管理

（1）斷層處采用移超前支架支護頂板，及時調整支架，嚴格控制支架的高低差和架間距不超過規定，支架初撐力不得小于24 MPa。

（2）頂板完好處，移完超前支架端面距超過340mm時，及時伸出伸縮梁，打開護幫板支護頂板；若斷層處頂板破碎，移完超前支架伸出伸縮梁后端面距仍然超過340mm時，采用做超前檔加強支護，使用不小于2.4 m工字鋼或半圓木配合2.8m單體液壓支柱做超前檔支護頂板。必須從頂板相對完好端開始逐架施工。當頂板冒落高度超過300 mm時，必須從頂板完好端開始逐架進行接頂，接頂時必須有專人觀察頂板，清理好退路，發現異常情況立即退到安全地點，待頂板支護可靠后再施工。

（3）放炮期間必須將乳化泵停掉，防止崩落矸石砸中操作閥把后支架動作造成漏頂、冒頂事故。

3 過斷層方案效果分析

（1）通過工作面層位的調整，使工作面內斷層影響范圍內的傾角由25°降低至15°，有效地降低輸送機運行阻力，提高了支架防倒防滑能力，避免增設支架防倒防滑設施及面內防滾矸設施。

（2）110110工作面全巖范圍按20架計算，每班共計需要施工60個炮眼，通過更換小口徑炸藥，每個炮眼施工時間可以平均縮短10 min，為工作面采煤機割煤贏得寶貴時間。

（3）裝藥后封滿泥可以有效地改變放炮效果，降低大塊矸石的崩出，內部巖體呈碎塊狀，降低采煤機截齒的消耗量。

（4）使用強力皮帶保護支架，直接減少了支架管路及立柱的損傷，降低了架前積矸量，保證了支架的支護狀況。

4 經濟效益分析

（1）起初技術不成熟時期平均用24人工/班，消耗凱南美特U95采煤機截齒18把/班，消耗炸藥量38.4 kg/班，出煤量680.4 t/班。

（2）通過更換炸藥口徑，使用強力皮帶，平均節省6人工/班，凱南美特U95采煤機截齒平均節省14把/班，消耗炸藥量平均節省14.4 kg/班，出煤量平均增加226.8 t/班。

（3）按噸煤利潤200元、人工180元/工、采煤機截齒230元/把計算，則每班增加經濟效益為：200元 /t×226.8 t+6工 ×180元 /工 +14把 ×230元/把=49660元/班。

（4）回采工效為：（680.4 t＋226.8 t）×2.5班÷（18工/班×3班）＝42 t/工

5 結論

110110綜采工作面通過上述過斷層技術方案的研究與實踐，工作面順利地推至停采線位置，平均日產2268 t，平均每班增加經濟效益49660元，回采工效達42 t/工，減少了冒頂和機電事故的發生。