綜采工作面過斷層技術研究

孔令朋

（汾西礦業兩渡煤業，山西 靈石 031302）

引言

綜采技術推廣應用提高了礦井煤炭產量以及安全保障能力，同時在一定程度上降低煤礦井下作業人員數量[1-2]。由于煤礦井下生產環境惡劣且煤層賦存條件變化較為明顯，煤炭在回采時遇到斷層、褶曲等地質構造會給礦井生產安全帶來較大威脅[3-5]。當綜采工作面回采遇落差較大斷層或者斷層與含水層聯通時，為確保回采安全可采用重新開切眼方式過斷層；當回采揭露斷層落差較小時可為降低斷層給煤炭回采影響，采用平推硬過方法過斷層[6-8]。本文對3203綜采工作面過斷層技術進行分析，以期為其他工作面過斷層工作開展提供參考。

1 3203 綜采工作面概況

3203 綜采工作面開采3#煤層，煤層厚度均值2.8 m，煤層傾角2°，為近水平煤層。3#煤層與上覆2#煤層層間距5.6 m～21.3 m、均值12.3 m，與下覆5#煤層層間距均值為53.9 m。3203 綜采工作面設計走向長度1 950 m、傾斜長度230 m，根據采面回采巷道掘進以及已有物探資料顯示，工作面回采范圍內賦存有多條落差介于0.35 m～1.0 m 斷層，具體采面內揭露斷層參數以及對煤炭回采影響統計結果如表1 所示。

表1 采面內斷層賦存參數

2 采面回采過斷層技術

2.1 采面過斷層技術方法

在3203 綜采工作面回采過落差小于0.5 m 斷層時，則使用采煤機直接截割斷層影響帶；當回采揭露斷層超過0.5 m 時，為提高采面過斷層效率并降低采煤機過斷層期間磨損量，可輔助采用松動爆破方式過斷層。在綜采工作面回采過斷層上、下盤期間，將采面坡度控制在2°～3°，確保綜采設備穩定。在回采過斷層時，可通過采煤機割頂方式過斷層，以便減少采煤機割巖量，在過斷層期間應將采高控制在2.5 m以上。

2.2 爆破輔助破巖

在采面回采過斷層期間為降低采煤機磨損程度并提高采面過斷層效率，采用松動爆破方式輔助采煤機破巖。在過斷層期間布置的炮眼深度均為1 800 mm，具體炮眼布置見圖1。

圖1 采面過斷層時松動爆破鉆孔布置示意圖

在對斷層帶內堅硬巖石進行松動爆破時，為確保松動爆破工作可平穩開展，需重點做好下述工作：采用多氣腿鑿巖，一般情況下風鉆施工間距控制在10 m以上，施工炮眼孔徑為42m m、孔深均為1 800 mm；在松動爆破之前，合理確定鉆孔裝藥量，前期以2 卷為基礎裝藥，當松動爆破效果未達到理想狀態時應適當增加藥卷數量，最終應確保單個鉆孔內裝入藥卷量控制在5 卷以內；炮眼內藥卷裝入量以依據巖體厚度進行確定，具體裝藥量可參考表2 所示；在松動爆破時，綜采工作面內機組以及刮板輸送機等設備應閉鎖好、把手必須打零，需要割煤時應對設備進行檢查并確保完好時方可供電。

表2 松動爆破鉆孔裝藥量參考表

2.3 破碎頂板注漿

在在3203 綜采工作面過斷層期間遇到破碎松散頂板時，可通過布置注漿鉆孔對頂板進行加固，鉆孔仰角20°～40°，鉆孔孔深4 000～6 000 mm。注漿加固材料選擇使用固安特樹脂，具體布置如圖2 所示。注漿采用雙液系統，注漿壓力5 MPa。

圖2 破碎頂板注漿鉆孔布置示意圖

具體破碎頂板鉆孔注漿工序為：注漿鉆孔施工→注漿管埋設→封口器安裝→采用高壓軟管連接高壓注漿泵以及注漿槍→注漿管分別放入到催化劑桶、加固材料筒內→高壓泵開啟注漿→停止注漿、拆卸注漿管路→注漿管路清洗。

2.4 采面過斷層安全技術措施

在3203 綜采工作面過斷層期間，采面所有作業人員均應嚴格準守“敲幫問頂”制度，對作業點及影響范圍內存在的零皮、片幫等隱患時，采用長度超過2 m以上的長柄工作處理，處理并確保采面作業點安全后方可繼續作業。在采面過斷層期間應確保采面底板平緩過渡，確保刮板輸送機在過斷層期間不出現運行故障，實現原煤、矸石等高效運輸。

在回采過斷層期間，對斷層帶內水、瓦斯等進行檢查，若發現異常時應立即匯報并將作業人員回撤至安全點。在過斷層之前對采面設備進行檢查，確保各設備均處于完好狀態，在過斷層期間不出現故障。

3 現場應用效果分析

在3203 綜采工作面采取上文所述過斷層技術措施后，綜采工作面過斷層效率以及過斷層速度等明顯提升。在綜采工作面過斷層期間，液壓支架、采煤機以及刮板輸送機等設備始終保持穩定，頂板未有冒頂跡象、煤壁穩定。采面在過斷層期間仍可保持5.6 m/d 推進速度，斷層內巖體基本不會給采面回采帶來制約。

4 結語

以3203 綜采工作面為工程背景，對采面過斷層技術進行分析，并提出過斷層技術方案。當工作面回采揭露的斷層落差在0.5 m 以內時，使用采煤機直接截割巖體；當斷層落差在0.5 m 以上時，若巖體裂隙發育且不堅硬時，則可通過采煤機直接割巖，若巖體堅硬采煤機破巖難度較大時，采用松動爆破方式輔助破巖。在采面過斷層期間若發現頂板裂隙發育或者穩定性較差時，可通過注漿方式提高巖體穩定性。

現場應用后，3203 工作面在過斷層期間綜采設備始終保持穩定，未出現頂板冒落、煤壁片幫等情況，同時推進速度保持5.6 m/d，取得較好效果。