綜采工作面過斷層破碎帶施工工藝及安全措施探討

張 慧

（同煤集團朔煤公司小峪煤礦，山西 朔州 038300）

1 工程概況

同煤集團朔州朔煤小峪煤礦主要可采煤層為2#、3#、5#、8#煤層，現開采煤層為5#煤層，屬石炭二疊紀煤層。5#煤層位于3#煤層下38m，煤厚平均厚度3.5m。5#煤層共分三個采區，分別為南I盤區、301盤區以及402盤區。8124工作面位于南I盤區，工作面走向長度為1660m，傾向長度為150m。工作面無偽頂，直接頂主要以細粉砂巖為主，平均厚度為4.5m，基本頂主要以粗砂巖為主，平均厚度為14m，直接底為炭質泥巖，平均厚度為5.2m。由于5#煤層地質構造復雜，采區內斷層發育較多且多為正斷層，根據小峪煤礦地測科提供資料顯示，8124工作面在回采期間分別揭露兩條正斷層（F5、F6），其中F5斷層位于工作面450m處，斷層落差為1.5m，傾角為75°；F6斷層位于工作面1050m處，斷層落差為3.0m，傾角為45°。

8124工作面回采至450m處揭露F5斷層時，通過研究決定采用強行帶壓過斷層破碎帶，在過斷層期間受構造應力影響頂板破碎嚴重，強行帶壓過F5斷層時造成損壞液壓支架兩架，損壞采煤機切割部一次，造成煤礦經濟損失達50萬元。當8124工作面回采至1020m處揭露F6斷層前，工作面頂板將再次出現大面積破碎現象，威脅工作面安全回采，對此小峪煤礦通過技術探討，決定采用俯斜回采工藝，并對破碎帶頂板采取交錯組合梁支護措施及相應安全管理措施，保證工作面安全順利過破碎帶。

2 俯斜回采工藝

由于F6斷層落差為3.0m，斷層傾角為45°，若強行帶壓過斷層，破巖量大、底煤遺留多，不僅降低了工作面煤柱回采率，而且遺留的底煤在采空區很容易發生自燃、瓦斯超限等。強行帶壓開采時，采煤機、液壓支架、刮板輸送機損壞率高，降低其使用壽命。為提高煤炭回采率及降低機械設備事故率，決定采用提前俯斜回采工藝。具體施工方法如下：

（1）在揭露斷層30m處，以6°坡度進行俯斜回采，在俯斜期間適當降低工作面采高至2.5m，減小工作面采煤機割煤量，如圖1所示。

（2）當工作面回采至斷層帶時，將采煤機切割深度由原0.75m降低至0.5m，且工作面沿傾向方向每割煤長度達30m必須停止割煤，及時進行移架，降低斷層帶處工作面頂板壓力，保證工作面安全穩定。

（3）當工作面過斷層破碎帶進入上盤煤體后，逐漸提升支架高度，并逐漸降低回采俯角，當工作面繼續回采10m后割至上盤底板，及時調整支架，進行水平回采。

圖1 8124工作面俯斜回采過F6斷層剖面示意圖

3 過斷層帶期間安全措施

3.1 支護措施

由于工作面過F6斷層帶時受構造應力的影響頂板破碎嚴重，若采用支架直接擦頂帶壓過斷層帶，會造成支架頂梁及支柱損壞，而且不利于高效回采。綜采隊通過研究決定對F6斷層破碎帶前后5m采取施工交錯式錨索梁支護，確保頂板安全穩定。

（1）當工作面回采距斷層帶5m時開始施工錨索梁，錨索鋼梁采用長度為3.5m，11#工字鋼梁，每根鋼梁焊制三個孔眼，孔眼間距為1.6m，錨索采用長度為5.3m，Φ17.8mm預應力鋼絞線。

（2）當采煤機割煤后及時移架，移架至工作面煤壁0.5m時停止，此時作業人員在前探梁掩護下施工錨索鉆孔，待錨索鉆孔施工完后錨注錨索，三根錨索錨注穩定后人工上梁，鋼梁平行工作面布置，錨索梁施工完后必須確保鋼梁與頂板接觸嚴實。

（3）第一根錨索梁施工完后開始施工第二根錨索梁，直至過斷層區域。為確保錨索梁對頂板支護效果，兩排錨索梁交錯布置，即第二排第一根錨索梁與第一排第一根錨索梁錯位0.8m布置，第三排錨索梁與第二排錨索梁同樣錯位0.8m布置，依次類推，相鄰兩排錨索梁間距為1.0m。

（4）當第一排錨索梁施工完后采煤機開始割第二刀煤，第二刀割煤30m后開始移架，移架到位后繼續割下一個30m，在移架時確保支架頂梁緊貼鋼梁。

（5）當工作面第二刀割煤、移架到位后開始施工第二排錨索梁，依次類推直至工作面過斷層帶5m后停止施工錨索梁，8124工作面過斷層期間共計施工交錯式錨索梁10排。

3.2 安全管理措施

回采期間必須加強工作面安全管理，主要有以下幾點：

（1）受構造應力影響工作面過斷層期間頂板壓力加大，特別是頭尾順槽巷影響最大，頂板會出現下沉、離層、變形現象，所以回采期間必須加強頭尾順槽頂板安全管理，在斷層處應安裝離層儀，每班設專人進行觀察，發現頂板離層及時匯報，及時采取措施。

（2）為確保過斷層期間機械設備安全穩定運轉，特別是確保液壓支架在過斷期間各項參數安全有效，在過斷層期間必須加強機械設備檢修維護力度。

（3）為了減少工作面暴露面積，在過斷層時盡量確保工作面與斷層面垂直，同時為防止出現輸送機下滑事故應適當調整支架移架方向。

（4）在過斷層期間頂板施工交錯式錨索梁時，必須確保支護質量合格，特別是錨索在錨固時必須保證錨固劑數量、錨固時間、拉拔力、錨固力等符合設計要求。

4 結語

8124工作面在過斷層時采用俯斜回采工藝，對破碎頂板施工交錯式錨索梁支護，采取合理的安全管理措施，實現了安全順利過F6斷層，提高了煤炭回采率，取得了較好的經濟效益及安全效益。