31017 工作面過斷層技術應用研究

郭 鵬

（晉能控股集團鐵峰煤業有限公司，山西 朔州 037200）

1 工程概況

1.1 斷層情況

K14 斷層位于31017 工作面自回采里程190 m延伸至回采里程270 m 處，影響范圍約80 m，根據消突鉆孔數據顯示該斷層自31017 回風順槽向工作面延伸，長度約40.5 m，最大落差4 m，對工作面的回采有較大的影響。（不排除因鉆孔誤差，導致預測結果不準確，不排除斷層貫通工作面可能）。其具體情況，如表1 和圖1 所示。

圖1 31017 回風順槽K14 斷層段巷道揭露剖面圖

表1 工作面揭露斷層情況表

1.2 工作面煤層及頂底板情況

31017 工作面煤層及頂底板情況，如表2 和表3所示。

表2 工作面煤層情況匯總表

2 31017 工作面過斷層方法

由于斷層落差為4 m，小于采高且31017 工作面受斷層影響的區域內頂底板巖性相同，都為泥質粉砂巖，水平層理，巖石完整度高，因此31017 工作面在過此斷層期間可以通過采煤機直接破巖的方式進行推進[1-2]。

2.1 加強超前支護

在回采里程190～270 m 段，利用頂板支護錨索架設工字鋼梁，接頂處使用半圓木背緊，張拉錨索貼頂，單體柱打設于工字鋼下方，采用以上方式對31017 回風順槽頂板超前支護段頂板進行加強支護，確保頂板安全。

2.2 造假頂過渡

在31017 回風順槽190～200 m 處煤壁側肩窩頂板漏空，利用原有巷道內錨索支護外露段套短節錨索，并連接固定工字鋼梁形成錨索吊梁，自吊梁至頂部逐層十字交叉搭設木垛，接頂處使用木楔背緊背實，確保接頂嚴實后，張拉錨索進行緊固，形成假頂，假頂高度與工作面頂板形成緩臺階狀，確保工作面支架可以接頂平穩向下過渡。當該段進入超前支護段后，將單體柱打設在工字鋼吊梁下方，形成工字鋼抬棚，對超前支護段進行支護，對支設單體液壓支柱掛防倒繩，拴軟連接防倒繩整體固定，進行二次防倒。其示意圖，如圖2 所示。

圖2 錨索吊梁假頂示意圖

2.3 局部爆破破巖

因斷層局部段頂板巖性較硬，厚度達2.5 m，采煤機截齒及齒套損壞嚴重，嚴重影響回采進度，為保證設備完好及推進速度，采用人工打眼、放松動炮進行破巖，采煤機截割通過的方式進行回采。

在距頂板0.5 m 打眼（于支架護幫板中心位置），雙排眼布置，眼距1.5 m，排距0.8 m，每炮眼孔深1.5 m，裝藥量600 g；根據矸石分布范圍情況布置炮眼數量。

松動時采用YT-28 氣腿式鑿巖機打眼，1.5 m 長六棱中空釬桿，Φ42 mm 型鉆頭，風管、水管等。炸藥采用安全等級三級的乳化炸藥，其直徑為Φ27 mm×300 mm，質量為300 g，毫秒延期電雷管引爆，MFB-200型起爆器起爆。

3 過斷層安全技術措施

3.1 支架與設備管理措施

1）在斷層影響的范圍內，煤層厚度降低，為了能夠順利通過，必須對采煤機采高調整，進行調整，確保工作面采高維持在4.2～4.5 m 的范圍內；

2）支架必須接頂嚴實，伸縮梁上方空頂高度超過300 mm 時，必須用圓木背實，防止漏頂事故發生；如果頂板破碎掉頂，必須及時在支架頂上背木料接頂；掉頂嚴重時，必須在該段工作面支架頂梁上鋪單層木背板護頂，必要時打設鋼針+半圓木背頂接嚴。背頂時作業人員站在所掉頂支架的上行方向作業。頂板破損極嚴重，造成頂板冒落較高時，需對冒落區域補設錨網索支護對頂板進行加固，隨后采取架設木垛方式過斷層[3-5]。

3）必須嚴格執行追機移架和帶壓擦頂移架，少降快拉，支架移到位升起后必須持續供液3～5 s，確保支架對頂板的支撐要求達到額定初撐力，減少頂板下沉量。在頂板壓力大，帶壓移架有困難時必須打單體柱輔助移架，單體柱必須用防倒繩系牢在支架上，同時單體柱不得打在刮板輸送機上。在拉架時保證斷層區域液壓支架根據斷層走勢頂梁呈階梯狀下降，側護板高低差不得超過整個側護板的2/3，防止擠架咬架。

4）在回采過程中要按照實際情形，逐步調整采煤機臥底量，保證工作面頂底板的平整度。過構造帶后，工作面刮板及支架整體呈7°俯采方式緩慢進入斷層上盤，當支架能夠順利接頂，隨后恢復原有煤層坡度，沿煤層頂板回采，

5）斷層處會造成局部圍巖強度降低，承受能力減弱，很容易發生片幫頂板掉落等現象，在構造影響段和頂板破碎段采煤機司機要根據移架速度控制好采煤機速度，必要時可停機等待拉架，支架工需及時護幫護頂，減少控頂距及空頂時間。

3.2 頂板安全管理措施

在工作面斷層揭露前10 m，如遇頂板破碎或者片幫嚴重時，可以采取在回采側巷幫或者工作面煤壁提前加注瑪麗散，用來固化頂板和煤壁，增加其強度，以此預防大面積漏頂和片幫，從而極大減小了斷層對頂板及煤幫的影響；加強上、下出口的維護，發現斷梁折柱、失效支柱，及時更換，保證上下出口安全暢通。工作面過斷層期間工作面及安全出口應保持暢通無阻，上下安全出口高度不低于1.8 m，寬度不小0.8 m[6-8]。

3.3 防災害技術管理措施

加強過斷層期間監測監控，如果發生大范圍壓力突然升高的情況，必須立即停止作業，提升支護強度；過斷層期間需加強對假頂肩窩處的瓦斯濃度以及斷層帶的工作面瓦斯濃度檢測，局部高冒區瓦斯濃度較高時需及時使用高壓風管機風簾等措施稀釋瓦斯濃度，發現任何威脅征兆時，必須立即停止作業[9-10]。

4 煤質管理

4.1 含矸率控制

加強工作面回采期間的頂板控制，支架初撐力達到要求，防止冒頂溜矸，盡量減少矸石來源；工作面拉架時采用及時移架方式，漏頂嚴重時采用超前支護方式，防止頂板掉渣；及移架推溜要及時，支架要接頂嚴密，防止架前漏矸，加強頂板管理；做好采空區的管理工作，避免矸石的混入。

4.2 雜物控制

回采過程中，必須將雜物（網片、背板、木料、棉紗、塑料袋、舊膠管、油桶、繩皮等）清理干凈，材料、設備及時整理回收，絕不能進入運煤系統；檢修中剩余的各種物品也必須統一整理和回收，絕不能進入運煤系統中；做好檢查工作，如果在刮板和皮帶上發現大塊矸石和雜物要及時停止設備，進行清理，清理干凈后方可運行；井下要保證足夠數量的的垃圾箱，井下人員要把殘留下的垃圾統一放到垃圾箱并定期進行清理，不得隨意丟棄至運煤系統中。

5 應用效果分析

在采用以上方法后，通過受過斷層影響區域耗時25 天，極大的提高了通過時間，而且過在過斷層回采期間，未出現支架傾倒、頂板冒落等大的安全問題，僅在局部范圍內煤壁出現小范圍片幫（片幫深度在0.3 m以內），這說明效果良好。

6 結語

超前支護段對頂板進行加強支護，可以很好的改善圍巖狀況，有效減少了頂板破碎和煤壁片幫的可能性；造假頂侯假頂高度可以高度與工作面頂板形成緩臺階狀，確保工作面支架可以接頂平穩向下過渡；局部爆破破巖確保了設備完好及推進速度；煤質管理從源頭上降低了矸石和雜物的含有率，保證了煤炭的純度。通過以上方法和措施，工作面安全、順利的通過了斷層，為礦井類似情況提供了參考。