煤礦井下采煤工作面過斷層技術要點

陳浩

（吉利百礦集團有限公司六龍煤礦，廣西 百色 553400）

0 引言

斷層作為特殊地質構造，在煤礦井下開采也經常遇到，若工作面在過斷層時沒有采取有效的措施和支護手段，將威脅到井下開采安全。因此，對工作面過斷層工況，應根據工作面的實際情況，制定合理有效的過斷層措施及相應的支護方法。

1 工作面基本情況

某工作面傾向、走向長分別為1100m 和150m，煤層平均厚度為6.3m，煤層賦存情況較好，層厚無明顯變化。煤頂板以K4 粗砂巖為主，局部分布有砂質泥巖。運輸順槽采用矩形巷道，其掘進寬度、高度分別為4.8m和3.1m。斷層走向、傾向分別為N10°E 和N80°W，傾角為60°，落差在3m 左右，掘進初期只發生淋水，但斷層之前、之后一定范圍內的頂板均較為破碎。斷層富水性探孔施工情況如表1 所示，斷層富水性探孔水樣化驗結果如表2 所示。

表1 斷層富水性探孔施工情況

表2 斷層富水性探孔水樣化驗結果

2 過斷層技術要點

2.1 過斷層措施

（1）在過斷層過程中應遵循破頂不破底和護頂先護幫等基本原則，支架強度與剛度滿足要求，且不能超過，杜絕托頂煤回采，當斷層處于端頭時需進行跟巷道回采。

（2）在過斷層過程中需要以運輸順槽坡度等實際情況為依據挑頂，在為端頭支護創造便利條件的同時，保證過斷層之后可以立即跟上煤層底板，同時防止挑頂破巖過多。

（3）采煤機滾筒從斷層破碎帶范圍通過后立即將前梁伸出，將支架移動到與采煤機后滾筒相距4～6 架的位置，當煤壁區片幫或斷面距超出相關規定時，應在保持壓力的情況下對超前架進行移動。當移架速度與采煤機的運行速度不相符時，要對采煤機的運行速度進行嚴格控制，并在必要的情況下停機，在停機以后，移架應立即跟上[1]。

（4）采煤機的操作人員需要對采高予以嚴格控制，保證采高始終處在支架有效支護范圍之內，防止采高過高或支架壓死，導致采煤機不能正常通過。

（5）斷層影響范圍內頂板破碎必須超前移支架，頂板落差頂空部位應使用木料連接密實，將支架頂梁升高至指定位置，并支撐牢固。

（6）做好支架日常維護工作，不允許支架自降現象的發生，在移架過程中應按照規程要求操作，盡可能減少降支架帶壓移架，在必要的情況下可借助千斤頂為移架提供輔助。

（7）在過斷層的過程中，當巖石較為堅硬時禁止直接使用采煤機破巖，可通過放震動炮為開采提供輔助。

（8）當煤層的厚度明顯變小時，應進行跟底坡頂回采，當頂板巖石較為堅硬時，禁止直接采用采煤機破頂，可通過放炮松動為開采提供助力。

（9）當發生局部掉頂的現象時，應立即停止運輸機，將頂板接實以后才能繼續割煤。

（10）若斷層部位的頂板發生破碎可能產生冒頂，則可通過錨桿護幫逮頂，在生產時由于斷層構造相對復雜給正常回采造成很大影響時，需根據具體情況采取合理有效的補充措施[2]。

2.2 過破碎帶措施

（1）回采時應嚴格遵循破頂不破底的基本原則，在支架處于最大允許采高狀態時，可以在預留底板的同時進行破頂回采。

（2）考慮到該工作面頂板以中砂巖為主，局部容易產生離層冒落問題，尤其是當每層交角較小時，極有可能發生頂板冒落，在回采時應及時完成帶壓移架，以保證支架自身支撐強度。

（3）如果工作面部分位置遇到褶曲，應伴隨褶曲進行頂煤回采，并適當降低采高，將前梁與護幫板及時伸出。

（4）如果工作面部分位置遇到層理和節理相對發育的情況，應提高支架自身支撐強度，遍頂底板發生較大移近，并適當降低采高，將前梁與護幫板及時伸出。

（5）當發生其他情況時應根據現場實際回采情況制定有效的措施。

2.3 冒頂預防與處理措施

（1）增加支架的有效支護強度，使支架的初始支撐力達到24MPa 以上，使泵站可提供的壓力達到30MPa以上[3]。

（2）對實際采高予以嚴格控制，一般不能超出支架自身允許采高。當頂板破碎時，采高應處在2.2～2.8m 范圍內。

（3）使支架始終處在良好的支護狀態，如果發生歪斜，應立即調整。

（4）當煤層較為松軟時，可通過追機帶壓移架解決，端面距不能超過376mm。

（5）當頂板較為破碎，且煤壁產生片幫的現象時應做好超前移架，同時利用半圓木進行撅頂，并在必要的情況設置玻璃鋼錨桿。

（6）當頂板冒落或煤壁片幫情況較為嚴重，采用以上方法無法有效支護時，應采取過頂的方法。

（7）工作人員進入現場進行敲幫問頂的過程中，工作面存在的所有采煤機與運輸機都應停止運行，并指派專人看管。負責敲幫問頂的工作人員需手持專門的工具，并站在制定地點按照從上到下的順序逐段檢查，此時應有專人對頂板情況進行監護[4]。

（8）在過頂的過程中，工作人員不可從事無關操作。

（9）過頂應從頂板相對完整的部位入手，按照從上到下的順序逐段實施。此外還要指派專人對頂板和煤壁實際情況進行觀察，過頂人員要在可靠的掩護條件下進行工作，并確保退路始終處于暢通的狀態。

2.4 支護措施

（1）在過斷層施工中應按照相關規程提出的各項要求做好超前支護。

（2）支架的操作人員應按照相關規程執行各項操作。

（3）支架的內外部都應保持整潔，及時對雜物、浮煤和浮矸進行清理。

（4）在移架開始前清除所有可能對移架造成影響的障礙物，并對管路進行檢查，防止被矸石埋壓或擠卡。

（5）在移架過程中頂梁不可下降過多，通常以150～200mm 為宜。當頂板容易發生破碎時，可進行擦頂帶壓移架，此時的端面距不得超過376mm。相鄰兩個支架的高度差不能超過頂梁側護板高度2/3，支架之間的空隙不能超過200mm。支架的頂梁和頂板應保持平行，仰俯角不超過7°。將支架移成直線后，其位置偏差不能超過50mm。支架中心距離的偏差不能超過±100mm，同時支架應與頂底板保持垂直，歪斜度不得超過±5°。

（6）在移架的過程中速度應盡可能快，并隨時對支架進行調整，防止歪斜，支架間的空隙不能超過200mm，移架完成后應成一條直線[5]。

（7）移架過程中注意對管路與電纜進行觀察和保護，避免擠壓破壞或出現死彎。

（8）移架人員要站在架箱內進行操作，不可站在底座前或兩個相鄰的支架之間，以免前架拉超導致傷人。移架前方與下方都不能站人，并及時將側護板伸出，避免支架間發生矸石掉落。

（9）經常對頂板的實際情況進行檢查，支架和頂板之間的接觸應達到嚴密，支架自身初始支撐力應達到24MPa 以上。

（10）支架操作結束后應將所有手把均調整至零位。

（11）經常對油管、接頭及支柱進行檢查，確認是否漏液，當發現問題時應立即檢修，如果情況較為嚴重，應先進行可靠的臨時支護。

（12）在處理漏液現象的過程中應將操作閥調整至零位，并將高壓截止閥關閉，之后才能對液管進行插拔，U 型銷不可使用鐵絲代替。

（13）在管接頭插拔與拆卸其他零部件的過程中，注意不可使用工具強行敲打。

（14）在對主閥和立柱進行更換的過程中，提前做好頂板支護，并用支撐柱或木料將支架的頂梁支撐穩固，之后即可開始降架。在完成降架并確認支柱沒有問題后即可開始拆除主閥與立柱。

（15）支架無法拉動或升降時，應認真檢查并確定原因，防止設備損壞。

（16）當端頭支架處于運輸機電機或減速箱旁邊時，應進行鄰架操作，以免端頭支架發生回縮造成傷人事故。

（17）工作面不可空頂作業，接頂必須達到嚴密。

（18）對工作面的出口進行超前維護，當使用注漿方法時，注漿材料性能指標應符合表3 所示的要求。

表3 加固材料性能指標

2.5 其他安全技術

（1）斷層面上下兩盤應遵循不留頂煤和破碴的基本原則，使斷層面能夠平整過渡，避免支架脫開。另外，工作面不能忽高忽低，按照相關要求采高不能超過2.3～2.8m。

（2）通過帶壓移架實現有效的超前支護。

（3）始終堅持一步三調，相鄰兩個支架的錯差不能超過頂梁側護板2/3，確保始終處在良好的支護狀態。

（4）以斷層的大小與巖石軟硬程度為依據確定適宜的施工方式。

（5）在打眼過程中要以巖層厚度為依據確定具體的炮眼布置形式。當破巖厚度在1.5m 以內時，應采用單排眼；當破巖厚度在1.5～2.5m 范圍內時，應采用雙排眼；當破巖厚度達到2.5m 以上時，應采用五花眼，在頂眼裝1 卷藥，在中、底眼裝入2 卷藥，裝藥后使用專門的炮泥進行封孔，封孔長度需達到500mm 以上，每次起爆數量不可超出6 個。

（6）爆破開始前做好支架各部位保護，并在前探梁的下方設置安全帶，以免爆破產生的飛石造成破壞。在爆破完成后需要對電纜槽與支架中存在的石塊雜物均清理干凈，同時對周圍20m 之內實施灑水降塵。

（7）當打眼和割煤需要平行作業時，割煤機組和打眼之間的距離應達到20m 以上，工作人員不可進入機道范圍內。若必須進入機道，則需將輸送機關閉。

（8）當需要在斷層打眼時，應安排專門的人員進行，嚴格按照相關規定執行操作。

3 結語

綜上所述，工作面過斷層是煤礦井下開采常見工況，為保證工作面能夠順利過斷層，防止安全事故的發生，需要在制定合理有效的過斷層措施基礎上，采取合理可行的支護措施。目前該工作面已經順利從斷層范圍內通過，整個過程保持安全可靠，得益于以上各項措施及支護方法的應用，值得類似開采工作面參考借鑒。