綜采工作面通過較大斷層方法探討

許錫軍

（山西晉煤集團(tuán)公司晉圣松峪煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048000）

1 工程概況

松峪煤業(yè)有限公司XV1302 綜采工作面為15號煤層首采工作面，工作面范圍內(nèi)煤層平均厚度2.6 m，煤層傾角3°～10°，采高為2.6 m，采用走向長壁后退式采煤法，綜合機(jī)械化采煤工藝，全部垮落法管理頂板。回采期間大小斷層6 條，其中較為復(fù)雜的斷層為FJ2 正斷層，具體見圖1。

圖1 XV1302 工作面布置及構(gòu)造位置

XV1302 綜采工作面回風(fēng)順槽540 m 處揭露FJ2 正斷層，落差12 m，傾角62°，斷距12 m，見圖2。該斷層段巷道施工期間有頂板淋水，巷道頂部有黃泥漿流出。回風(fēng)順槽過斷層段為全巖巷道，煤層位于巷道頂部，巷道用11#礦用工字鋼密集棚支護(hù)，局部進(jìn)行了噴漿處理，工字鋼棚中部打有點(diǎn)柱加強(qiáng)支護(hù)。XV1302 工作面裝備ZT16000/16/30 端頭支架一組，ZZ8000/17/32 液壓支架104 架，支架帶有護(hù)幫板，有利于工作面過斷層期間應(yīng)對片幫、垮冒；安全閥設(shè)定壓力為40.7 MPa，能夠保證過斷層期間的支護(hù)強(qiáng)度。過構(gòu)造時(shí)超前支護(hù)20 m 范圍內(nèi)在原錨網(wǎng)支護(hù)基礎(chǔ)上架π 型鋼梁棚加強(qiáng)支護(hù)，即采用單體液壓支柱加π 型鋼梁進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，距工作面煤壁10 m 為一梁四柱，10～20 m 為一梁三柱，排距1 m。

圖2 FJ2 斷層剖面

根據(jù)FJ2 斷層與工作面的位置關(guān)系，預(yù)計(jì)斷層影響工作面的走向長度約65 m，傾向長度約61 m，工作面過斷層期間需割底板（煤層在工作面頂部）由斷層下盤過渡至斷層上盤煤層中，割矸走向長度約40 m。

2 工作面過斷層采取的工藝方案

1）工作面過構(gòu)造時(shí)，加快機(jī)尾回采進(jìn)度，對工作面進(jìn)行調(diào)斜回采，快速通過斷層。具體要求為：回采工作面到達(dá)斷層邊緣時(shí)開始調(diào)斜回采，加快回風(fēng)順槽回采速度，由機(jī)尾向機(jī)頭按照90#架、60#架、30#架單向割煤，即機(jī)尾回采4 刀，機(jī)頭回采1 刀，直到機(jī)尾超前機(jī)頭6～8 m 時(shí)平推工作面回采。

2）工作面到達(dá)斷層處時(shí)，對工作面支架全部進(jìn)行調(diào)整，保證支架與刮板運(yùn)輸機(jī)垂直連接，避免出現(xiàn)擠架、咬架。對液壓支架的供液管路進(jìn)行全面檢查，確保管路無跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，保證支架初撐力不低于25.2 MPa。

3）工作面割矸回采段適當(dāng)降低采高，以減少割矸量，根據(jù)支架技術(shù)參數(shù)，最低采高不得低于2.1 m，保證活柱伸出量不少于400 mm，以防止壓死支架；加強(qiáng)刮板輸送機(jī)彎曲段管理，彎曲段長度不得小于30 m，防止運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行阻力過大。

4）過斷層期間，相鄰支架之間高低錯(cuò)差不得超過側(cè)護(hù)板的2/3，頂梁仰俯角不超過7°。留頂煤期間，要采取跟機(jī)移架措施，及時(shí)支護(hù)頂板，必要時(shí)上板木控制頂板，防止架間漏煤（矸）導(dǎo)致空頂。回風(fēng)順槽超前支護(hù)段的單體柱全部穿自制柱靴，柱靴規(guī)格為邊長300 mm 的方形鐵靴，柱靴處底板要平整，防止柱靴損壞。

5）過斷層前，回風(fēng)順槽過斷層段（變坡點(diǎn)以下）50 m 全部加強(qiáng)支護(hù)到位。棚距超過500 mm 的工字鋼棚間按一梁四柱套工字鋼梁+單體柱加強(qiáng)支護(hù)，在工字鋼梁下用4 m 長圓木打兩趟一梁四柱抬棚；同時(shí)，在工字鋼棚下按柱距1 000 mm，排距1 100 mm支設(shè)4 排單體液壓支柱加強(qiáng)支護(hù)，靠幫單體柱距幫200 mm；所有單體柱全面穿柱靴，并系防倒繩防倒。回采時(shí)端尾液壓支架托木梁控制頂板，杜絕端頭頂板漏冒現(xiàn)象發(fā)生。具體支護(hù)方式見圖3。

圖3 片幫漏頂段棚頂支護(hù)

6）加強(qiáng)回風(fēng)順槽超前支護(hù)段的頂板巡查，每班巡查不少于1 次。發(fā)現(xiàn)頂板開裂、單體柱穿底量超標(biāo)（超過100 mm）時(shí)，必須及時(shí)采取縮小棚距、柱距措施加強(qiáng)支護(hù)；發(fā)現(xiàn)單體柱失壓、漏液等現(xiàn)象時(shí)，必須查明原因，進(jìn)行更換支護(hù)。對頂?shù)装逅绍浂伪仨毤訌?qiáng)巷道頂?shù)装逡平坑^測，超過100 mm/m 時(shí)，必須采取縮小棚距、柱距措施加強(qiáng)支護(hù)。

7）頂板特別破碎、背板木無法控制，需要鋪金屬網(wǎng)時(shí)，首張網(wǎng)必須加板木固定，鋪網(wǎng)范圍兩邊必須超過頂板破碎段不少于3 個(gè)支架的長度，網(wǎng)片搭接寬度不少于200 mm，兩個(gè)網(wǎng)邊交錯(cuò)間隔100 mm連網(wǎng)；金屬網(wǎng)下背板木防止墜包，板木間距不得超過600 mm。必要時(shí)，采取注漿加固方式加固頂板，保證巷道支護(hù)強(qiáng)度，減少工作面冒頂漏矸。

8）過構(gòu)造放松動炮主要技術(shù)參數(shù)：松動爆破設(shè)計(jì)放一次炮割兩刀煤（巖），炮眼深度1 400 mm，與煤壁夾角80°，孔徑42 mm，間距800 mm，排距600 mm，底排炮眼距采面底板300 mm，正向裝藥，水泡泥封孔，黃泥封孔長度不小于500 mm；根據(jù)破巖厚度分別采用一排、二排、三排炮眼，“三花”、“五花”布置方式；原則上炮眼距煤層保持在300～500 mm，現(xiàn)場根據(jù)破巖厚度、巖石硬度等條件適當(dāng)調(diào)整煤眼間排距，以確保破巖粒度適當(dāng)，提高施工效率。

3 兩巷超前支護(hù)參數(shù)

1）回風(fēng)順槽過構(gòu)造段50 m 棚距超過500 mm的全部進(jìn)行套棚(工字鋼梁+單體柱)一梁四柱加強(qiáng)支護(hù)。在回風(fēng)順槽過構(gòu)造段工字鋼棚下兩側(cè)距幫500 mm 處各支設(shè)一排4 m 長圓木抬棚，一梁四柱，超前支護(hù)長度不小于30 m。

2）過斷層前，回風(fēng)順槽過斷層段在巷道工字鋼棚梁下按一梁四柱加強(qiáng)支護(hù)。端尾采用雙排密集柱切頂，末排柱與支架頂梁末端站齊，柱距300 mm；內(nèi)排密集柱間距500 mm，與末排切頂柱排距600 mm（循環(huán)進(jìn)度）；切頂柱至煤壁段單體柱間距小于1 000 mm，排距1 100 mm。

3）采煤機(jī)過機(jī)尾時(shí)，三角區(qū)超前回棚長度控制在800～1 000 mm 之間，巷道回采幫木抬棚由液壓支架托梁支護(hù)，便于改移機(jī)道內(nèi)單體柱。改支單體柱時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行先支后回的原則，確保支護(hù)強(qiáng)度。網(wǎng)片起始和終止位置超過頂板破碎段長度不少于3個(gè)支架；網(wǎng)片下背木間距不超過600 mm。金屬網(wǎng)架間連網(wǎng)不少于一道，以防止移架時(shí)金屬網(wǎng)滑脫。

4）遇片幫漏頂處理頂板時(shí)支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)：木梁抵緊煤壁，與支架前梁用40 t鏈連接牢固，處理頂板時(shí)金屬網(wǎng)搭接寬度要保持在500 mm 以上，杜絕頂板持續(xù)漏冒；板木要分布均勻；冒落高度超過1 m 時(shí)，板木層數(shù)不得少于3 層；木梁靠煤壁端支設(shè)的單體柱，必須站在實(shí)底上，且有可靠的防倒措施；割煤（矸）時(shí)，單體柱超前3 m 進(jìn)行改移，必須支設(shè)在采煤機(jī)運(yùn)行區(qū)間以外，嚴(yán)防采煤機(jī)割倒單體柱；割煤移架后及時(shí)恢復(fù)煤壁側(cè)單體柱支護(hù)。

4 效果總結(jié)

針對FJ2 近正交斷層，采取“工作面提前調(diào)偽斜，使機(jī)頭超前機(jī)尾，屆時(shí)快速推機(jī)尾。視現(xiàn)場情況定，控制好機(jī)頭的超前量，杜絕出現(xiàn)上竄下滑，并嚴(yán)格控制好支架的方向及架間間隙。推進(jìn)過程中，工作面機(jī)尾段可能會出現(xiàn)煤層變軟、片幫現(xiàn)象，對此采取‘淺截深、快拉架、速打護(hù)幫板’的方式，并對三角區(qū)采取挑木料支護(hù)的方式控制頂幫”的方法安全高效的通過了該構(gòu)造區(qū)域，淘汰了“施工繞道甩斷層”的方式，不僅縮短了施工時(shí)間，還節(jié)約了大量成本。