23下605東綜放面過斷層技術研究與實踐

段成海 殷現民 王振亭

(山東能源棗莊礦業集團柴里煤礦,山東 滕州 277519)

1 工作面概況

1.1 工作面地質條件

山東能源棗莊礦業集團柴里煤礦23下605東綜放面所采煤層為二疊系山西組3下煤，煤層賦存穩定，屬半暗～半亮型氣煤，性脆、色黑，似玻璃光澤。3煤以中矸為標志分為3上煤和3下煤，經一個分層開采，3上煤基本回采完畢,剩余3上煤厚0～5.00m，平均0.21m;中矸厚0～14.40m，平均3.35m，為黑色泥巖，中矸較厚處為F23-9斷層兩盤60m左右范圍內，較厚部分衍變為砂質泥巖。3下煤厚1.70～5.90m，平均3.51m。本工作面整體呈一單斜構造形態，傾向NW、傾角7～11°；東部呈一背斜構造形態，軸向36°，西翼傾向NW、傾角11°，東翼傾向NE、傾角8°左右,局部起伏明顯。工作面開采時揭露F23-9斷層（產狀：走向20°～350°、傾向290°～260°、傾角32°～70°、斷層落差為0～3.5m），斷層構造是該工作面影響生產的主要地質因素。

1.2 工作面設備裝備情況

采用MG300/700-WD型雙滾筒采煤機，前、后部運輸機均選用SGZ-764/500型中雙鏈可彎曲刮板運輸機，SZZ830/400型中雙鏈可彎曲橋式轉載機一部，SDJ1000/100/2×125型可伸縮膠帶輸送機一部，LPS-1500型輪式破碎機，ZFS5200-1.7/3.3型掩護式液壓支架。

2 工作面過斷層難點分析

工作面過斷層的難易程度不僅和斷層本身的走向、傾向、傾角、落差、與工作面相交的位置等因素有關，還與煤層本身的傾角、硬度、厚度、頂底板條件、裂隙發育狀況、現場生產條件等諸多因素有關。工作面過F23-9斷層難點分析如下：

（1）該斷層落差最大為3.5m，而該開采段分層煤厚孔揭露最小煤厚為1.7m，斷層落差大于煤層厚度，過斷層時將會出現局部開采段為全巖的現象，對采煤設備磨損較嚴重，影響工作面的煤炭質量。

（2）工作面推進方向與斷層走向呈近80°夾角，容易在工作面開采過程中造成斷層面的大面積揭露，破壞煤體結構引起煤體破碎，面內易掉頂、片幫，給工作面資源回收和頂板的安全管理帶來較大的困難。

（3）工作面由斷層上盤推采進入斷層下盤，需立即上飄進入煤層，但現場該段煤層傾向采空區，傾角達9°，對上飄力度增加了難度。

圖1 斷層賦存預想地質平面圖

3 過斷層技術

3.1 過斷層前的工作

（1）認真排查23下605東綜放工作面掘進期間的原始調查記錄及巷道素描圖紙，結合巷道揭露斷層產狀情況繪制6張過F23-9斷層縱、橫預想剖面圖，為過斷層技術措施編制提供了可靠的技術依據。

過斷層時根據斷層實際延展情況與預測情況有出入時，及時編制并下發工作面地質臨時預報，繪制工作面地質剖面圖，組織有關技術人員編制新的開采方案，指導工作面合理調整開采層位并落實好過斷層措施，在保證安全生產和煤炭質量的同時努力提高煤炭資源回采率。

（2）工作面在過F23-9斷層期間出現全巖段時，為保證工作面層位管理和安全生產，專門成立工作組采取與生產班同上同下井的原則，現場指導開采層位，升井后堅持每天出一張地質剖面圖，根據現場變化制定開采方案和措施。

3.2 工作面過斷層實施過程

（1）成立過斷層生產技術管理工作組，工作組成員按班次深入工作面現場調查過斷層期間的層位管理和頂板支護情況，督促好各項規程及措施在生產中的執行和落實，提高該面過斷層期間的生產技術管理及資源回收水平，在確保工作面安全生產情況下最大限度地對煤炭資源進行回收。

（2）工作面過斷層期間組織人員對現場進行調查18次，調查點162個，繪制、下發工作面地質剖面圖18張，及時指導生產單位調整開采層位。

（3）根據工作面兩巷的揭露情況及工作面頂板條件，在保證全巖段2.6m～2.8m、全煤段2.9～3.0m的采高下，工作面整體仰采，采取了以上盤底板為底板，斷層下盤距斷層面8m范圍適當破上盤中矸為主，煤機滾筒截割的方法通過。

（4）為防止頂板破碎、嚴重片幫情況的發生，采取距斷層面10m的位置，提前將4#架至機頭段鋪設金屬網，頂板條件較差處鋪設雙層金屬網。

圖2 斷層賦存實際揭露地質平面圖

3.3 采取的技術措施

（1）在斷層區域推進時，保證煤機、運輸機正常運行的前提下，按照煤機最大飄底幅度進行上飄，破斷層下盤底板推進。

（2）過斷層期間加強機電設備維修、工程支護質量管理，嚴禁出現工作面急彎陡坡，相鄰兩節槽體水平夾角不得大于3°，垂直夾角不得大于5°，確保機電設備的運行正常。

（3）要加強工作面過斷層區域的頂板支護質量，防止頂板破碎的矸石進入煤流影響煤質。

（4）過斷層破全巖段要降低開采高度，要求控制在2.6～2.8m，減少工作面破巖石厚度和破巖石量。

（5）工作面過斷層期間當煤機滾筒難以破碎巖石時，應當采取人工打眼放震動炮的方法處理；破巖石厚度在0.5～15m時，打單排眼；破巖石厚度為1.5～2.5m時，打雙排眼或三花眼；破巖石厚度大于2.5m時，打五花眼，頂眼、中眼、底眼的眼距均為1.5m，眼深為1.6m（圖3）；頂、底裝藥量不超過3塊。中間眼裝藥量不超過3塊。炮眼封泥長度不少于0.5m，并堅持使用水炮泥（圖4）。

圖3 震動炮炮眼布置圖

圖4 震動炮裝藥結構示意圖

（6）采全巖區域漏頂，采高超高時必須裝頂，拉超前架接實頂板，降低采高，逼緊煤幫，逐步逮頂，減少面內破巖石量。

（7）工作面頂板破碎時，根據現場情況減小炮眼間排距，并減少每眼裝藥量，采用“多打眼，少裝藥”放小炮的方式，減少對煤層頂板的破壞。

（8）工作面若出現空頂和空幫現象或端面距過大時，必須及時伸出護幫板臨時護頂或拉超前架接實頂，保證護幫板護實頂板煤幫；否則，必須在每架上穿一棵走向方木，擠實幫接實頂，在方木下使用單體支柱支設好臨時貼幫柱，拴好防倒繩，初撐力不得低于2.0MPa。嚴禁出現空頂、空幫。

（9）設計矸石分離系統，對開采期間煤和矸石進行分采分運，合理調度運矸和運煤時間，既回收了煤炭資源，又保證了煤炭質量，工時利用率有了新的提高，同時節約了礦井的洗煤成本，提高經濟效益。

4 結論

通過對過斷層措施的有效落實，確保了23下605東綜放工作面開采期間的安全生產，實現了工作面開采期間采煤設備零事故。有效利用煤矸分離系統，降低了洗煤成本，使升井原煤發熱量提高400kCal/kg，確保了工作面過斷層期間煤炭發熱量在5100kCal/kg以上，可間接創造經濟效益100余萬元。

柴里煤礦目前可采資源塊段均為地質構造復雜區，開采段內正斷層十分發育，多為落差5m左右的中小型斷層，本工作面過斷層期間在推進速度、頂板管理和維護、層位管理方面的經驗對其他類似地質條件下工作面的安全生產具有一定的指導和借鑒意義。