綜采工作面安全生產管理技術措施研究與應用

劉建昌

（同煤集團朔煤公司小峪煤礦，山西 朔州 038301）

同煤集團朔州朔煤小峪煤礦設計生產能力為210萬t/年，目前礦井開采煤層為5#煤層，屬石炭二疊紀煤層，煤層發育不穩定，伴隨著斷層、地塹等地質構造發育，5#煤層平均厚度為5m。現采區內共分三個盤區，分別為南I盤區、301盤區以及402盤區，8122工作面位于南I盤區，工作面走向長度為1700m，傾向長度為154m，截至目前8122工作面已回采600m，距停采線還剩1020m。

根據小峪煤礦地測科提供8122工作面地質資料顯示，8122工作面在回采期間共揭露兩條正斷層（F2、F3），分別位于工作面140m、890m處，落差分別為0.7m、1.5m。在過F2斷層時采用采煤機強行割頂巖石的方法通過，由于未采取合理有效的安全管理技術措施，造成67#、71#支架頂梁損壞，采煤機切割滾筒軸承斷裂，工作面頭尾順槽受壓力影響出現局部離層等現象，不僅嚴重制約著8122工作面高效生產，大大降低了機械設備使用壽命，而且在生產過程中很容易造成頂板垮落，發生重大煤礦事故。對此小峪煤礦生產技術科通過技術研究，總結了工作面在過F2斷層時出現的主要技術難題，并根據地質資料對F3斷層進行認真分析，提出了合理有效的回采工藝及安全管理技術措施，力求保證綜采面安全穩定生產。

1 8122過F2斷層主要存在的技術難題

（1）根據8122工作面頂底板煤巖層柱狀圖顯示，工作面頂板存在偽頂，偽頂主要為炭質泥巖混合巖層，巖層厚度為1.2m，該巖石呈片狀，脆性大，易破碎，基本頂為粗砂巖，厚度為8.7m，巖石普氏系數f=4.0，巖石硬度大。在強行割頂煤過F2斷層時頂板破碎嚴重，特別是工作面過斷層帶時受構造壓力影響，頂板成大面積破碎狀態，不僅加大了頂板維護難度，而且破碎巖石層對支架頂梁造成損壞程度大。

（2）在過斷層期間受構造應力影響，工作面頭尾順槽壓力加大，頂板出現局部離層現象，在過斷層帶時回風順槽巷頂板出現破碎、局部冒頂現象，傳統的頂板錨桿、錨索支護不能滿足實際生產需要。

（3）由于F2斷層傾角為30°且與整個工作面斜交，在過斷層期間工作面整條傾角加大，從而造成工作面液壓支架倒架、陷底現象，刮板輸送機上竄下跳現象，降低了機械設備安全性能。

2 過F3斷層安全管理技術措施

2.1 過F3斷層回采工藝

根據地質資料顯示，F3斷層傾角為45°，落差為1.5m，工作面回采方向為斷層下盤，下盤煤層上移，上盤煤層下移，如圖1所示。工作面煤層頂板偽頂厚度為0.7m，所以F3斷層上盤煤層頂板基本頂與下盤煤層疊加厚度為0.8m，若采用采煤機強行割頂煤過斷層時，需割上盤直接頂厚度為0.8m，而直接頂主要以粗砂巖為主，f=4.0，巖石硬度大，對采煤機切割滾筒損壞程度大，所以不適合采用采煤機強行通過的方法，通過研究，決定采用松動爆破的方法過斷層破碎帶。

（1）工作面炮眼深度為1.0m，共計布置兩排炮眼，炮眼間距為0.5m，排距為0.8m，第一排炮眼距頂板0.5m，上排炮眼與頂板成10°夾角布置。

（2）每個炮眼內填裝一支重量為300g，長度為300mm的乳化藥卷，采用正向裝藥的方式，藥卷填充完后采用炮土及水袋對炮孔進行封孔。

（3）每次爆破炮眼數量不超過5個，工作面連續爆破長度達30m后必須及時清理煤矸石，并進行移架推溜等工序，避免工作面空頂時間長，造成頂板垮落。

圖1 8122工作面F3斷層剖面示意圖

2.2 過F3斷層加強支護措施

由于受構造應力、圍巖應力以及爆破震動等影響，工作面采用爆破過斷層破碎帶時必須加強頂板支護，采用單一的支架維護難以保證頂板穩定，通過技術研究決定對工作面頂板采用錨桿、錨索聯合支護，對頭尾順槽架設超前木柱支護。

（1）當工作面爆破長度達5m后及時將頂板煤矸石清理干凈，進行錨桿、錨索聯合支護，頂板錨索長度為4.5m，錨索鉆孔施工完后進行填裝樹脂藥、錨索等工序，在錨索外露端安裝一根長度為0.6m的11#工字鋼梁，鋼梁垂直工作面煤壁布置，然后采用索具將其與破碎頂板預緊。為方便支架移架將錨索施工在相鄰兩架錨索之間，間距為1.75m，錨索排距為1.0m。

（2）為進一步加強頂板穩定，在相鄰兩根錨索中間施工一根單錨桿，錨桿采用左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿長度為2.5m，Φ22mm，每根錨桿錨固兩根樹脂藥，當錨桿穩定后，在其外露端安裝一塊長度為0.45m，寬度為0.28m的“W”型鋼帶，鋼帶平行工作面布置。

（3）在工作面距斷層5m處開始施工錨桿、錨索聯合支護，直至工作面過斷層5m后停止施工。

（4）為提高工作面頭尾順槽過斷層期間頂板穩定性，在頭尾順槽超前20m支設木柱，木柱直徑不得低于300mm，每排支設四根木柱，木柱間距為1m，排距為1.5m，木柱與巷道頂板采用木楔背緊，為防止木柱倒塌，每根木柱之間采用鉛絲連接。

2.3 其他安全管理技術措施

（1）受斷層影響煤層傾角發生變化時應及時采取合理有效的防倒架措施，可采用安裝支架防滑裝置，絞車牽引防倒等，同時為防止工作面刮板輸送機上竄下滑現象，在移輸送機后必須保持平直，同時使液壓支架推拉桿與輸送機底座成微小夾角，使輸送機在下滑反方向有個防滑拉力。

（2）在過該斷層期間應加強機械設備檢查，特別是對支架液壓系統的檢查，保證支架在過斷層期間具有足夠的初撐力。

（3）工作面在爆破施工時必須在所有可能進入爆破地點處攔人設警戒，警戒距離不得低于75m，爆破時必須嚴格執行“三人聯鎖、一炮三檢”放炮制度。

（4）過斷層期間應加強觀察頭尾順槽頂板動態變化，每班應設專人對頭尾順槽頂板下沉量進行測量記錄，若順槽頂板離層量加大必須及時匯報礦調度室，并立即采取合理有效措施。

（5）由于過斷層期間工作面煤壁片幫嚴重，片幫期間會伴隨大量瓦斯氣體涌出，所以在過斷層期間在支架前探梁下方每隔80m吊掛一個瓦斯探測器，一旦瓦斯超限必須立即撤人。

3 結束語

小峪煤礦生產技術科通過對8122工作面在過F2斷層期間存在的問題進行技術研究，對工作面過F3斷層提出了合理回采工藝以及安全管理技術措施。實踐證明采取措施后保證了工作面安全快速過斷層帶，降低了機械設備過斷層時的故障率，提高了工作面及頭尾順槽頂板穩定性，解決了因過斷時煤層傾角發生變化造成的工作面支架倒架、刮板輸送機上竄下跳等難題，取得了顯著經濟、安全效益。