大仰角綜放工作面過斷層技術(shù)研究與應(yīng)用

文/杜昭，神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)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(gè)大仰角工作面。110201（Ⅱ）大仰角綜放工作面在回采時(shí)需要通過110201輔助巷、110201機(jī)巷及F15正斷層，地質(zhì)條件復(fù)雜。F15斷層為正斷層，傾角為62°，走向?yàn)镹25°E，其中工作面在回風(fēng)巷揭露時(shí)落差為12m，工作面在機(jī)巷揭露時(shí)落差為5.8m，F(xiàn)15斷層與工作面斜交，夾角為52°5′25″，工作面走向影響長(zhǎng)度為320m，對(duì)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(yù)計(jì)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(zhǔn)備

2.1 兩巷超前加強(qiáng)支護(hù)

回采期間當(dāng)風(fēng)機(jī)兩巷巷道兩幫出現(xiàn)幫鼓、幫網(wǎng)撕裂嚴(yán)重等現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)打設(shè)背幫單體液壓支柱進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。背幫柱柱距0.5m，背幫使用小桿（1200×60×10mm）背緊、背實(shí)。回采過F15正斷層前，對(duì)回風(fēng)巷及機(jī)巷揭露斷層面交接面前后10m范圍內(nèi)的頂板進(jìn)行注射博特威加固，每孔注8桶，共計(jì)需要注射博特威11.2噸。

2.2 加強(qiáng)工作面設(shè)備管理與檢修

做好工作面所有機(jī)電設(shè)備及設(shè)備易損件的備件準(zhǔn)備工作，加強(qiáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備的檢修、保養(yǎng)力度。加強(qiáng)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(hù)材料

工作面過斷層期間，在回風(fēng)巷超前支護(hù)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(wǎng)等備用支護(hù)材料。在機(jī)巷超前支護(hù)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(wǎng)等備用支護(hù)材料。

3 過斷層的方法

3.1 過斷層的方法

采用采煤機(jī)直接截割且適當(dāng)降低采高調(diào)整開采層位破斷層下盤底板的方法通過，當(dāng)工作面揭露堅(jiān)硬的巖石采煤機(jī)不能直接截割破巖時(shí)，采用對(duì)巖石爆破預(yù)松動(dòng)結(jié)合采煤機(jī)截割的方式進(jìn)行回采。

3.2 調(diào)整采高

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

3.3 調(diào)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(chǎn)技術(shù)科下發(fā)的地質(zhì)資料調(diào)整開采層位，調(diào)整開采層位時(shí)，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(hù)狀態(tài)良好。

3.3.1 當(dāng)斷層面在工作面上口時(shí)，工作面同時(shí)揭露110201輔助巷和110201機(jī)巷，回風(fēng)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(jī)頭段按照1°-4°的爬坡角度調(diào)整層位。

3.3.2 當(dāng)斷層在工作面中上部時(shí)，工作面同時(shí)揭露110201機(jī)巷，斷層面距110201機(jī)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(jìn)行回采，為了減少破巖量，斷層下盤至機(jī)尾段，按照3-7°的爬坡角度調(diào)整工作面層位，最大破巖長(zhǎng)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(jī)頭段按照2°-3°的爬坡角度調(diào)整工作面層位。

3.3.3 當(dāng)斷層在工作面中下部時(shí)，工作面回采在斷層下盤底板下方2.2m處進(jìn)行回采，為了減少破巖量，斷層下盤至機(jī)尾58.4m范圍，按照7°的爬坡角度調(diào)整工作面層位，破巖長(zhǎng)度為58.4m，其中全巖長(zhǎng)為22.8m；斷層面上盤頂煤厚度不低于1.5m，斷層面至機(jī)頭段按照3°的爬坡角度調(diào)整工作面層位。

3.3.4 當(dāng)斷層在工作面下口時(shí)，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(diào)整工作面層位，破巖長(zhǎng)度為42.9m，破巖段至機(jī)尾按照3°的爬坡角度調(diào)整工作面層位。

3.4 調(diào)整偽斜

工作面過斷層時(shí)，根據(jù)斷層賦存情況，合理調(diào)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?zhèn)涡笨刂圃?5m-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(zhǎng)度，以利于工作面過斷層期間的頂板管理。

3.5 調(diào)整進(jìn)刀方式

斷層面在工作面上端頭時(shí)，如工作面頂板壓力大，頂板破碎時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，可采取中上部斜切進(jìn)刀的方式割煤；斷層面在工作面下口及中下部時(shí)，采取上端頭斜切進(jìn)刀的方式進(jìn)行割煤；斷層面處，嚴(yán)禁斜切進(jìn)刀，選擇頂板較好的地段，進(jìn)行斜切進(jìn)刀。調(diào)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(fēng)機(jī)兩巷交接面前、后各20m范圍內(nèi)。

4.2 施工流程：敲幫問頂—用風(fēng)鉆向頂板打注射孔―埋設(shè)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(nèi)―開泵注漿―停泵―拆卸注射槍。

4.3 具體注射要求

回風(fēng)巷頂板注漿孔要求：在距巷道北側(cè)幫肩窩0.3m處的頂板上打設(shè)并與北側(cè)幫夾角45°，孔深2.5m，鉆孔孔距為3m；同時(shí)沿回風(fēng)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(shí)鉆孔孔距與角度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，鉆孔直徑Ф＝42mm。機(jī)巷頂板注漿孔和回風(fēng)巷頂板注漿孔要求一樣。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜放開采是我國(guó)厚煤層開采的主要方法, 但綜放開采對(duì)工作面地質(zhì)條件有著較高的要求, 尤其是遇到影響大的斷層等地質(zhì)構(gòu)造,若管理不當(dāng)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(jī)直接截割且適當(dāng)降低采高調(diào)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(jìn), 提高了工作面回采速度, 同時(shí)為綜放工作面過落差較大斷層頂板管理積累了經(jīng)驗(yàn)。