綜采工作面過斷層技術實踐

李俊輝

（焦作煤業集團新鄉能源有限公司，河南 輝縣453600）

當前煤礦進入到深部開采已經成為了必然趨勢，在深部開采過程中，各種類型的地質構造問題明顯，特別是各種類型的小斷層構造增加，給綜采工作面開采帶來了較大的負面影響，不僅影響到開采的難度，同時也增加了綜采過程中出現各種安全事故的概率。因此，對綜采工作面過斷層技術進行分析有著較為重要的意義。

1 采煤工作面過斷層開采技術

采煤工作面在通過斷層時，各項技術措施難易程度和斷層落差有著直接關系。一般情況下，在回采時，如果斷層落差較小，同時也沒有超過煤層厚度，作業范圍內沒有地下水影響，這種情況下，通常可選擇工作面直接推過斷層的方法，為了提升開采安全程度，采取淺截深，液壓支架跟機移架加強工作面頂板支護，提升液壓支架支護頂板強度。如果斷層位置的采高沒有超過采煤機滾筒，則割煤時，可選擇使用采煤機直接通過斷層的方式。在這個過程中，為了降低安全事故發生的概率，如采煤機減小截割深度，采取小截深，液壓支架滯后采煤機1～2 架液壓支架跟機移架，減少回采過的頂板空頂時間，確保頂板支護到位。若碰到了落差較大的斷層，需要在回采至距斷層前10～15m，根據地質預測預報中斷層產狀，提前調整工作面偽斜，以保證工作面在揭露斷層盡可能的減少斷層揭露面積，便于頂板管理。在工作面推進過程中，若出現斷層落差相對較大的情況，一般情況下，頂板會有不同程度的破碎問題，這種情況下，可選擇重新進行開切眼的方式，對異常位置有效避開，從地質條件相對較好的位置進行重新開切眼施工。如果斷層落差超過了開采高度且在工作面內延伸較長，經濟效益較低時，可將斷層作為開采分界線，從斷層影響范圍外的位置重新開切眼，跳過斷層影響區域，需要搬運設備重新布置工作面，進行開采，這種情況下在跳過斷層影響區域后，開采效率提升明顯，安全得到有效保障。如果工作面遇到斜交斷層，則應當錯開斷層進行開切眼，然后再進行回采作業。

在通過斷層時，斷層兩側和開采工作面之間的煤炭可選擇使用如下方法進行開采。一是，斷層和真傾斜之間的夾角在30°左右，施工技術人員應當沿著真傾斜走向進行工作面推進，同時需要預留出對應的行人通道，方便人員進出。二是，如果斷層和真傾斜之間的夾角在25°的范圍內，則在開采時，應當保證工作面直線開采，在對工作面具體位置進行確定時，應當綜合分析工作面長度與楔子端進度。

從工作面開采實踐來看，在工作面通過斷層時，為了最大程度上降低斷層對開采帶來的負面影響，需對斷層位置、落差等進行綜合考慮，盡量選擇將斷層留到采煤工作面與采區煤柱中，科學布置工作面與采區。在工作面推進或者掘進工作中，有新斷層出現，則應當對采掘工作面進行及時調整，在確保安全生產的基礎上，最大程度降低斷層煤柱損失。若在回采開始之前，發現了對回采有較大影響的斷層，則應當從開采設計環節入手，最大限度的避免采煤工作面通過斷層。

在工作面推進時，遇到的斷層一般情況下有二種通過斷層的方式：（1）硬過斷層方法。若煤層厚度超過斷層落差，且斷層帶巖石較為完整，沒有水害、瓦斯等威脅，則可采用強行通過斷層。若工作面為炮采工作面，則可直接通過，在斷層的位置可打設木柱，提升斷層位置支護效果。若為綜采工作面，則在斷層位置，采煤機滾筒高度應當超過斷層位置的最小采高。此外，也可設計采用拉底或者挑頂施工過斷層。當工作面所揭露斷層一盤煤層頂板錯到工作面溜子下面時，則應當選擇使用挑頂的方式確保工作面底板平整。若揭露斷層一盤煤層底板錯到工作面溜子上面時，則應當采用拉底的方法確保工作面底板平整。（2）根據斷層產狀調整工作面偽斜，在回采時減小一次揭露斷層面積，及時移架、淺截深割煤提高斷層區域頂板控制和采取斷層區域快速通過的方法。

2 采煤工作面過斷層安全技術控制措施

斷層出現的位置，通常情況下，安全問題較為突出，為了確保開采安全，應當從技術控制的角度進行操控。

2.1 水源災害防治技術措施

在斷層位置，全面做好水害防治非常關鍵，特別是工作面水文地質相對復雜時，做好相關的排水管道準備非常關鍵，確保出現突發情況時，能夠將地下水及時有效排出。同時，在通過斷層期間，每個班組均應當安排專人對采煤過程中工作面涌水情況進行觀察，第一時間掌握工作面水情變化，以便采取針對性措施，確保能夠安全通過。在通過斷層時，采取在工作面內預注高分子化學漿對斷層區域頂板及煤墻影響范圍內進行加固工作，防止在回采過程中出現漏矸、煤墻片幫的問題，同時，應做好回采時頂板控制，最大限度減少頂板空頂時間防止長時間空頂造成頂板漏矸。在通過斷層后，應持續繼續按照過斷層期間采取的管控措施回采推進至少5～10m，盡可能的消除斷層區域破碎帶給工作面回采帶來影響。

2.2 控制割煤速度

在通過斷層時，對于開采高度應嚴格進行控制，一般情況下，采高應當控制在4.5～5m 左右，通過斷層的速度一般應控制在2m/min。在作業過程中，對于工作面液壓支架等部位的情況，應當全面及時關注，在出現了問題后，必須立即停機，找出原因，并采取針對性措施進行處理，保證通過斷層的安全性。

2.3 全面做好瓦斯監測

通常情況下，斷層位置屬于瓦斯積聚的地點，在斷層作業時，做好瓦斯監測工作非常重要。因此，在通過斷層時，應當配備專業瓦斯濃度監測人員，對瓦斯濃度進行全程監測，一旦出現異常情況，應及時采取措施進行處理，保證施工人員與現場的安全性。此外，相關的人員也應當佩戴瓦斯監測儀器，對施工過程中瓦斯濃度及時進行監測，在出現了瓦斯超標后，立即通知采掘人員停止作業，并組織人員撤離現場，在瓦斯濃度達標之后，才能夠進入到采區。

2.4 全面做好控制頂板預測

由于斷層位置的頂板較為破碎，全面做好頂板安全性預測非常關鍵。在工作面通過斷層時，煤壁通常情況下不能確保巖梁支撐效果，上覆巖層會出現較大的壓力峰值，在工作面回采前工作面液壓支架選型上應根據工作面斷層的產狀、及大小及相似工作面頂板壓力情況選擇大阻力液壓支架，保證工作面安全性。為了提升開采安全效果，可采用斷層與工作斜交的方式通過斷層，通過對過斷層時，局部控頂距的有效延長，降低工作面過斷層危險程度。

3 采煤工作面過斷層安全管理控制措施

由于通過斷層過程中，面臨的安全威脅相對較多，全面做好安全管理非常關鍵。在具體實施時，應做好以下工作：回采時及時調整支架，使液壓支架接頂嚴密，保證支架初撐力不小于24MPa。加強工作面現場管理，及時調整支架，使支架接頂嚴密，保證支架對頂板的支撐力；同時隨著斷層的高低起伏變化，及時調整輸送機的坡度，使輸送機達到平、直要求。堅持正規循環作業，勻速推進，堅持跟機帶壓擦頂移架支護，防止斷層影響區域應力集中造成冒頂、片幫。加強頂板管理，每班安排專人重點對斷層影響范圍內的超前、端頭及工作面液壓支架支護質量進行巡查，發現問題及時處理，確保支護強度。加強破碎區域頂板管理，對斷層影響區域采取面內注漿加固措施管控頂幫。若開采過程中出現了基本頂周期來壓的問題，則必須加強工作面頂板支護管理，提高工作面工程質量管理，確保液壓支架支護狀態。

綜上分析，全面做好采煤工作面過斷層技術控制，對于保證生產安全性與可持續有著非常重要的意義，但是從當前采煤工作面過斷層情況來看，在很多方面還有著較大的提升空間，各項技術措施的制定與落實，仍舊存在一定安全隱患，特別是在深部開采過程中，各種類型安全問題帶來的影響更大。因此，煤礦企業需全面認識到采煤工作面過斷層過程中存在的技術難點，充分結合采煤工作面面臨的斷層情況，采取針對性措施，提升采煤工作面過斷層技術效果。