大仰角綜放工作面過斷層技術研究與應用

文/杜昭，神華寧夏煤業集團有限責任公司棗泉煤礦

1 工程概況

110201（Ⅱ）大仰角綜放工作面回采仰角最大18°，是棗泉煤礦第一個大仰角工作面。110201（Ⅱ）大仰角綜放工作面在回采時需要通過110201輔助巷、110201機巷及F15正斷層，地質條件復雜。F15斷層為正斷層，傾角為62°，走向為N25°E，其中工作面在回風巷揭露時落差為12m，工作面在機巷揭露時落差為5.8m，F15斷層與工作面斜交，夾角為52°5′25″，工作面走向影響長度為320m，對工作面回采影響較大。影響110201（Ⅱ）綜放工作面的含水層是二煤頂板約48m處為直羅組裂隙孔隙層間承壓水（Ⅲ含水層），預計110201（Ⅱ）綜放工作面正常涌水量為48m3/h，最大涌水量72m3/h。

2 過斷層前的準備

2.1 兩巷超前加強支護

回采期間當風機兩巷巷道兩幫出現幫鼓、幫網撕裂嚴重等現象時，及時打設背幫單體液壓支柱進行加強支護。背幫柱柱距0.5m，背幫使用小桿（1200×60×10mm）背緊、背實?；夭蛇^F15正斷層前，對回風巷及機巷揭露斷層面交接面前后10m范圍內的頂板進行注射博特威加固，每孔注8桶，共計需要注射博特威11.2噸。

2.2 加強工作面設備管理與檢修

做好工作面所有機電設備及設備易損件的備件準備工作，加強對機電設備的檢修、保養力度。加強泵站、液壓支架的管理和維修。保證泵站供液正常，泵站出口壓力不低于31.5Mpa。

2.3 備齊兩巷支護材料

工作面過斷層期間，在回風巷超前支護以外備齊20顆DW45/11 0單體液壓支柱、1m3木板梁和小桿、20片菱形金屬網等備用支護材料。在機巷超前支護以外備齊20顆DW45/110單體液壓支柱、1m3木板梁和小桿、20片菱形金屬網等備用支護材料。

3 過斷層的方法

3.1 過斷層的方法

采用采煤機直接截割且適當降低采高調整開采層位破斷層下盤底板的方法通過，當工作面揭露堅硬的巖石采煤機不能直接截割破巖時，采用對巖石爆破預松動結合采煤機截割的方式進行回采。

3.2 調整采高

110201（Ⅱ）綜放工作面頂板為碳質泥巖與細粒砂巖、粉粒砂巖互層，為防止回采期間頂板揭露發生漏冒，采用適當降低采高調整開采層位破斷層下盤底板的方法進行開采。在斷層影響區，采高控制在3.5m保證采煤機順利通過，最大限度減少破底量，斷層揭露區向機頭機尾各20m范圍內，采高逐漸過渡到正常采高。

3.3 調整開采層位

回采過斷層期間，每天安排專人探頂、底煤并參照生產技術科下發的地質資料調整開采層位，調整開采層位時，每隔一刀挑頂或臥底一次，每一刀挑頂或臥底量不得超過100mm，確保頂、底板平整，支架支護狀態良好。

3.3.1 當斷層面在工作面上口時，工作面同時揭露110201輔助巷和110201機巷，回風巷距離斷層下盤底板為4.4m，斷層面上盤頂煤厚度不低于1.5m，斷層面至機頭段按照1°-4°的爬坡角度調整層位。

3.3.2 當斷層在工作面中上部時，工作面同時揭露110201機巷，斷層面距110201機巷為73.4m，工作面回采在斷層下盤底板下方2.2 m（均以距煤層底板最深處）處進行回采，為了減少破巖量，斷層下盤至機尾段，按照3-7°的爬坡角度調整工作面層位，最大破巖長度為54.9m，其中全巖為18.7m；斷層面上盤頂煤厚度不低于1.5m，斷層面至機頭段按照2°-3°的爬坡角度調整工作面層位。

3.3.3 當斷層在工作面中下部時，工作面回采在斷層下盤底板下方2.2m處進行回采，為了減少破巖量，斷層下盤至機尾58.4m范圍，按照7°的爬坡角度調整工作面層位，破巖長度為58.4m，其中全巖長為22.8m；斷層面上盤頂煤厚度不低于1.5m，斷層面至機頭段按照3°的爬坡角度調整工作面層位。

3.3.4 當斷層在工作面下口時，為了減少破巖量，斷層下盤至破巖段42.9m范圍，按照7°的爬坡角度調整工作面層位，破巖長度為42.9m，破巖段至機尾按照3°的爬坡角度調整工作面層位。

3.4 調整偽斜

工作面過斷層時，根據斷層賦存情況，合理調整工作面的偽斜，盡可能的使工作面逐段通過斷層，將工作面偽斜控制在15m-20m之間，使工作面與斷層走向間的夾角由52°-53°，盡量減小工作面破巖長度，以利于工作面過斷層期間的頂板管理。

3.5 調整進刀方式

斷層面在工作面上端頭時，如工作面頂板壓力大，頂板破碎時，根據現場情況，可采取中上部斜切進刀的方式割煤；斷層面在工作面下口及中下部時，采取上端頭斜切進刀的方式進行割煤；斷層面處，嚴禁斜切進刀，選擇頂板較好的地段，進行斜切進刀。調整放煤方式：工作面全巖段不放煤。

4 注射博特威加固的施工方法

4.1 施工位置：F15正斷層與風機兩巷交接面前、后各20m范圍內。

4.2 施工流程：敲幫問頂—用風鉆向頂板打注射孔―埋設注漿管―安裝封口器―用高壓膠管連接注射槍和注漿泵―將兩根吸管分別插入裝有高分子材料A料和B料的桶內―開泵注漿―停泵―拆卸注射槍。

4.3 具體注射要求

回風巷頂板注漿孔要求：在距巷道北側幫肩窩0.3m處的頂板上打設并與北側幫夾角45°，孔深2.5m，鉆孔孔距為3m；同時沿回風巷巷道中心線垂直巷道頂板施工注射孔，孔深2.5m，鉆孔孔距為3 m，施工時鉆孔孔距與角度可根據現場實際情況進行適當調整，鉆孔直徑Ф＝42mm。機巷頂板注漿孔和回風巷頂板注漿孔要求一樣。

5 結束語

綜放開采是我國厚煤層開采的主要方法, 但綜放開采對工作面地質條件有著較高的要求, 尤其是遇到影響大的斷層等地質構造,若管理不當極易引起冒頂、支架傾斜、煤壁大范圍片幫等事故, 影響工作面正常回采。110201（Ⅱ）綜放工作面采用采煤機直接截割且適當降低采高調整開采層位破斷層下盤底板的方法通過斷層, 有效保證了工作面的安全推進, 提高了工作面回采速度, 同時為綜放工作面過落差較大斷層頂板管理積累了經驗。