回采工作面補掘工藝巷過斷層技術探討

馬 越

（大同煤礦集團有限責任公司四臺礦，山西 大同 037007）

工作面斷層是影響煤層開采的重要因素，在過斷層時頂板破碎易垮落，造成采煤作業的難度加大。四臺礦年產量約5.00 Mt，因主開采煤層極不穩定，井田內有許多斷層，夾石的厚度變化也較大，嚴重影響工作面的正常開采。本文以四臺礦81107 回采工作面開采為實例，對工作面過斷層有關技術、方法進行了有益探索。

1 工作面概況

四臺礦14#311 盤區81107 工作面總體走向北東，長度607.5 m，傾向南東，長度180 m，呈單斜構造，傾斜角度小于10°。14#煤層的頂板是中細砂巖、砂泥巖互層，底板是中細砂巖、灰質泥巖；煤層平均厚度1.7 m。在開采中遇斷層的實際情況見表1。斷層從機頭處開始沿工作面延伸到機尾，當斷層落差小于0.5 m時，通過調整采高直接向前推進實現順利開采；當斷層落差較大時，開采時煤層下移，需要選擇合理的過斷層開采方案。

表1 81107 工作面開采遇斷層實際情況

2 過斷層方案

為了確保工作面安全通過斷層，根據工作面的實際開采條件以及斷層情況，對81107 工作面過落差較大斷層的開采擬提出三種方案進行比較。第一種方案是沿煤層的底板直接推過，配合放震動炮的方法實現過斷層開采；第二種方案是在距揭露工作面機頭段斷層5 m時，對工作面進行旋轉偽斜開采[2]，以機頭段為旋轉點，在旋轉后工作面平行于斷層，繼續開采5 m，在機頭與機尾同時揭露斷層后再下山進行開采；第三種方案是在對工作面斷層進行補掘工藝巷[3]，在回風順槽處開口，根據斷層的走向開掘工藝巷道，掘進到運輸巷貫通。

第一種方案要破壞的巖層量較大，直接推過會對采煤機的截割部造成很大的損傷，同時也會使斷層下盤的底煤受損，降低采煤率；第二種方案要破壞的巖層量相對減少，但難以保證截割的深度，機器設備工作條件差，輸送機容易滑移，存在安全隱患。通過綜合分析與比較，工作面過斷層開采方案選擇第三種方案。

3 工藝巷技術

3.1 工藝巷施工

在81107 工作面的回風順槽巷，從斷縫處開始向后退4 m，在14#煤層頂板暴露在斷層處后，沿煤層頂板方向繼續向前開采4 m，進行放頂煤，并將煤矸石墊在81107 回風巷道處，確保回風巷的巷高在2.5 m，再將多余的煤矸石輸送出來。在斷層走向線左3.7 m，右0.5 m進行開口，工藝巷底板就是14#煤層底板，巷道的高度在1.8 m左右，如果煤層厚度小于1.8 m，要進行挑頂，使左右兩側的側底板可以平穩運行，施工時以斷層走向線左3.7 m，右0.5 m作為中線，整個過斷層開采的設計方案見圖1。

圖1 過斷層設計方案

根據煤層及頂板的特性，確保割煤后頂板暴露的面積較小，充分發揮采煤機的作用，割煤時采用端頭斜切雙向進刀的方式來進行，在機組割煤后3～5架支架開始追機移架，在過斷層或頂板破碎嚴重時，采取超前擦頂移架的方式，先移架再割煤，最后再移運輸機，過工藝巷時采用斜交的方法來進行。

3.2 工藝道支護

根據頂板巖性以及煤層厚度，確定工藝巷巷道的斷面形狀及支護見圖2，斷面的寬度為4.5 m，高度為1.8 m。對工作面進行臨時支護時，采用絲杠式前探支護方式[4]，使用3 根長4 m的11#槽鋼進行支護。對工作面進行永久支護時，采用鋼帶+ 樹脂錨桿+錨索的聯合支護方式。工藝巷頂板的具體支護方法是：使用3 排Φ17.8 mm×6 000 mm的錨索，每排間距1.5 m，配對應的方鋼墊；Φ20 mm×1 700 mm的錨桿，錨桿間距0.5 m，配4.1 m的長鋼帶；Φ18 mm×1 700 mm的玻璃鋼錨桿，錨桿間距0.5 m，配450 mm的鐵托板進行聯合支護，在頂板出現破碎時，通過打鋼帶和鋪設金屬網來進行支護。為了提高在推進過程中工作面的支撐強度，要對巷道進行復合支護，通過垂直打錨索吊梁，在斷層下盤吊梁上增設木剁。在對機頭和機尾兩巷進行超前支護時，要保證泵站的壓力在30 MPa，支架的初撐力在24 MPa，超前單體支柱的初撐力在11.4 MPa，使支架的接頂更嚴實。

圖2 巷道支護方案

4 應用分析

實踐表明，采用補掘工藝巷方案過斷層取得了良好效果，既降低了機電設備的故障率，又消除了不安全隱患，與直接過斷層方案相比，提高了資源的利用率。采用鋼帶+ 錨桿+ 錨索聯合支護方式，大大減少了頂板垮落現象，確保了開采期間頂板穩定；采煤機截割部以及支架頂梁都沒有出現嚴重的損壞，支架接頂良好，支架的初撐力達標。

5 結語

為了提高煤炭資源的回收率，減少井田內斷層對回采的影響，需制定專門措施，以確保礦井安全順利生產。

1）選擇補掘工藝巷進行工作面過斷層開采，既降低了機電設備的故障率，又消除了不安全隱患。

2）采用鋼帶+ 錨桿+ 錨索的聯合支護方式，使巷口可以長時間承受采煤時的壓力，保證滿足工藝巷道的支護要求，減少了頂板垮落現象的發生，采煤機截割部以及支架頂梁都沒有出現嚴重的損壞。