淺談綜采工作面過斷層的方法與措施

詹洪波

摘 要：本文通過開灤唐山礦某工作面回采的實(shí)踐，并結(jié)合相關(guān)理論，分析了回采工作面在遇到斷層時(shí)出現(xiàn)的困難問題，并制訂出了切合實(shí)際的回采工作面過斷層的方法。

關(guān)鍵詞：綜采工作面 斷層 冒頂

中圖分類號(hào)：TD8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（b）-0086-01

該礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶曲、斷層等均較發(fā)育，給采礦工程帶來很大的困難，造成工作面布置困難，煤炭回采率降低，噸煤成本增加，成為了影響礦井生產(chǎn)的主要地質(zhì)因素。因此，根據(jù)斷層參數(shù)確定合理的過斷層工藝，能有效地控制工作面內(nèi)設(shè)備的工作狀態(tài)，從而保證工作面正常生產(chǎn)。

1 工作面概況

該工作面位于-950集中軌道山右側(cè)，工作面走向長(zhǎng)度1200 m，工作面長(zhǎng)度195 m，煤層傾角12°～20°。煤層走向變化較大，根據(jù)實(shí)際資料分析，預(yù)計(jì)對(duì)回采有影響的斷層有4條，都為走向正斷層，其中有3條落差在4米以上，對(duì)回采的影響較為明顯，必須選擇合適的過斷層的方法。

2 確定過斷層方案

（1）斷層落差小于0.5 m時(shí)，將底板坡度基本取齊的方法，以便鋪設(shè)運(yùn)輸機(jī)和通過采煤機(jī)。這種方法簡(jiǎn)單方便，但在底板卻留下了三角煤，增加煤損。為了提高回收率，在不影響安全和設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，也可不留頂?shù)酌?，此時(shí)工作面成臺(tái)階狀。為了保持運(yùn)輸機(jī)的平直，可以在斷層處墊以木料和矸石。

（2）斷層落差大于煤層厚度和支架最小支撐高度之差時(shí)，可用采煤機(jī)截割頂?shù)装鍘r石通過斷層，當(dāng)頂?shù)装鍘r石巖層堅(jiān)硬、采煤機(jī)割不動(dòng)時(shí)，則可采用放震動(dòng)炮的方法挑頂和下切硬過斷層。

（3）斷層落差太大，采用挑頂起底的方法采煤機(jī)不能通過，且運(yùn)輸機(jī)也不易輔設(shè)時(shí)，可采取增開中間巷道的辦法，利用中間巷道，既可以運(yùn)輸上部工作面的煤炭，又可以作安全出口。[1]

通過對(duì)該工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行分析，針對(duì)三條落差大于4 m的斷層的性質(zhì)、角度和影響范圍，如選用第二種方法過斷層，既能保證工作面的正常回采，又保證了生產(chǎn)成本最低，所以選用第二種方法過斷層為最優(yōu)方案。

3 硬過斷層提出的技術(shù)難題

由于這三條斷層落差大，頂板極其破碎，對(duì)回采的影響很大，給硬過斷層提出了三大技術(shù)難題。

（1）由于采面煤層平均厚4 m，當(dāng)采高超過3.5 m以后，片幫對(duì)頂板控制的影響不可忽視，而且頂板非常破碎，一旦發(fā)生大面積片幫，很容易引發(fā)冒頂事故。因此，對(duì)破碎頂板的控制是成功過斷層的關(guān)鍵。

（2）由于本工作面選用的是ZY6400-21/45型支撐掩護(hù)式大采高支架其適應(yīng)坡度一般在15°以下。該采面受斷層的影響，斷層帶及以上坡度增大至20°以上。在如此復(fù)雜的條件下，如何保證支架的最佳支護(hù)狀態(tài)，防止擠架、咬架，是保證成功硬過斷層的重要基礎(chǔ)。

4 主要技術(shù)措施

4.1 頂板管理

（1）過斷層時(shí)采面頂板的層位控制。由于斷層下盤頂板很破碎且落差大，因此不能沿下盤頂板回采。采取采煤機(jī)割煤時(shí)將斷層揭露的斷層上盤的板尖子割平。破上盤頂板和下盤底板回采的方式：上盤破頂板巖石最大厚度為2.8 m，長(zhǎng)約15 m；下盤破底板最大厚度為2.0 m，托頂煤最厚處為2.5 m，長(zhǎng)約7.5 m。

注意事項(xiàng)：

一是加強(qiáng)頂板壓力監(jiān)控，通過礦用數(shù)字壓力表及時(shí)監(jiān)測(cè)支架的初撐力和工作阻力，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，掌握頂板應(yīng)力規(guī)律。另外兩巷超前支護(hù)區(qū)，用阻力檢測(cè)儀測(cè)壓（即測(cè)壓槍測(cè)壓），量取單體柱的初撐力和工作阻力。[2]

二是采煤機(jī)割煤時(shí)將斷層揭露的斷層上盤的板尖子割平，確保支架不出現(xiàn)較大錯(cuò)茬，在破頂?shù)装屙纷有枰懻饎?dòng)炮時(shí)使用風(fēng)錘打眼，眼深2.5 m，眼距0.75 m，每眼裝藥1200 g，當(dāng)破板厚度小于1.0 m時(shí)打單排眼，當(dāng)破板厚度大于1.0 m時(shí)打雙排眼，三花眼布置。

三是采取聯(lián)網(wǎng)、打水錨桿等方式托頂煤和防止煤壁片幫。聯(lián)網(wǎng)時(shí)金屬網(wǎng)搭接不小于500 mm，網(wǎng)間連接使用雙排扣，雙絲雙扣，排、扣距均為200 mm；打液沖錨桿時(shí)沿煤層布置三花眼，頂錨桿距頂板300 mm，排距750 mm。錨桿間距500 mm。平行煤層頂板垂直煤壁打入。如還不能控制，則加補(bǔ)煤壁固化劑的方式進(jìn)行煤壁加固。鉆孔布置為：眼距5 m，眼深5 m，眼與煤壁成30°夾角傾斜向上打入。

（2）降低斷層帶采高。為了防止過斷層時(shí)發(fā)生大面積片幫引起冒頂事故，采面上部斷層帶及以上采高降低至2.8～3.2 m。

（3）及時(shí)拉架。采面煤墻片幫寬度超過400 mm處，無論是否在斷層帶，必須提前拉超前架。在不能拉超前架的地方，追采煤機(jī)前滾筒移架。

4.2 加強(qiáng)支架穩(wěn)定性

（1）安裝防倒千斤頂。從采面機(jī)尾開始，每架安裝一套防倒千斤頂裝置。在拉架時(shí)收緊防倒千斤頂，減少支架向下偏移。

（2）及時(shí)調(diào)架。在斷層帶及以上備用單體柱，配合使用防倒千斤頂、側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)架，保證支架處于合理的支護(hù)狀態(tài)。

（3）保持正確偽傾斜，使輸送機(jī)上下滑移量相互抵消，支架必須始終垂直輸送機(jī)，并及時(shí)使用側(cè)護(hù)板或單體柱對(duì)支架調(diào)整。[3]

4.3 處理冒頂安全技術(shù)措施

通過斷層時(shí)，由于頂板破碎，頂板壓力大，雖然采取了多種方法進(jìn)行控頂，但還是會(huì)有發(fā)生流矸冒頂現(xiàn)象的可能。工作面發(fā)生冒頂時(shí)，要及時(shí)閉鎖面溜，待頂板冒落穩(wěn)定后，再采取措施進(jìn)行處理。如冒頂范圍較小時(shí)，可直接沿煤壁擠板，從冒落上側(cè)不少于3 m處加板向下擠著做，幫柱柱頂朝向老塘側(cè)扎角70～85°。如果冒頂范圍較大時(shí)，由冒高地點(diǎn)的上方頂板完好支架上一組開始向冒高地點(diǎn)處理，處理時(shí)要由上向下逐架進(jìn)行，每組支架先用打兩塊3.0 m方木打牢托板，然后在抽冒較嚴(yán)重的地點(diǎn)采取做人工假頂?shù)姆椒ㄗo(hù)頂，接頂厚度不小 0.5 m，并在其板下打好順煤壁托板。

5 結(jié)語

該采面所揭露的斷層很特殊，不僅落差大、頂板破碎，而且影響范圍大。通過本以上綜合措施應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)以后，使頂板得到很好控制，大大減少了斷裂帶冒頂事故的發(fā)生，確保了采面安全生產(chǎn)，提高了資源回收率，減少了儲(chǔ)量損失。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[2] 楊劍山，賀啟錄.綜采工作面過落差7m走向斷層技術(shù)研究及應(yīng)用[J].平頂山：中州煤炭報(bào)，2007.

[3] 唐德龍.綜采過斷層工作面形態(tài)控制原則研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2009.endprint