綜放工作面調(diào)雙斜過隱伏傾向斷層技術(shù)方案

眭一平

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司望云煤礦分公司)

?

綜放工作面調(diào)雙斜過隱伏傾向斷層技術(shù)方案

眭一平

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司望云煤礦分公司)

摘要斷層是影響采煤工作面正常回采的一個重要因素，為延長綜放工作面走向長度，針對望云煤礦綜放工作面斷層構(gòu)造帶的實際情況，通過調(diào)雙斜等措施，成功通過了F28隱伏傾向斷層，緩解了采掘接續(xù)緊張的局面，實現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，為類似礦區(qū)綜采工作面快速過斷層積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞斷層綜放工作面傾向斷層調(diào)雙斜技術(shù)方案

望云煤礦是1座年產(chǎn)90萬t的礦井，地質(zhì)及水文地質(zhì)條件均較復(fù)雜，工作面采用綜采放頂煤采煤法生產(chǎn)，受井田采區(qū)面積較小、“三下”資源壓覆量多、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等因素的影響，工作面走向長度僅為260～700 m，造成搬家倒面頻繁，采掘銜接十分緊張。若避開斷層破碎帶重新開切眼，存在工作面搬遷周期長、資源浪費嚴(yán)重、后期生產(chǎn)計劃緊張等問題，針對F28斷層落差不大于5 m的地質(zhì)特點，望云煤礦采取措施調(diào)雙斜硬性推進(jìn)的方法穿過了該斷層。本研究以該礦3206工作面為例，對綜放工作面過F28斷層的技術(shù)方案進(jìn)行分析。

13206工作面概況

3206工作面平均走向長648 m，傾斜長140 m，工作面傾角9°～20°，煤層厚2.6～5.3 m，直接頂為泥巖，厚4.9 m，層理節(jié)理較發(fā)育，工作面東部為3204工作面采空區(qū)，采空區(qū)積水量達(dá)20 000 m3。工作面采用后退式綜采放頂煤采煤法生產(chǎn)，MG160/375-WDI型雙滾筒采煤機(jī)割煤，SZZ764/110型轉(zhuǎn)載機(jī)配DSJ100/63/160可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，頂板支護(hù)采用91架ZF3400/17/28型中間架和4架ZFG4000/18/30型過渡架支護(hù)。工作面推進(jìn)過程中38#架揭露F28正斷層(圖1)，兩順槽掘進(jìn)時物探、鉆探均未揭露，為傾向隱伏斷層，斷層初期落差2.5 m，走向S27°W，與工作面走向大致平行。隨著工作面推進(jìn)，斷層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，呈現(xiàn)走向擠壓褶曲現(xiàn)象，斷層落差最大處達(dá)4 m，對工作面的影響范圍約88 m(2#～6#支架)，對推進(jìn)方向影響范圍約70 m。F28斷層具有斜切節(jié)理較發(fā)育的特點，朝老空方向極易片幫冒頂。受地質(zhì)構(gòu)造及鄰近3204采空區(qū)動壓疊加應(yīng)力的影響，工作面70#架至機(jī)尾端頭及回風(fēng)順槽超前40 m范圍內(nèi)頂板涌水量較大，約 70 m3/h，機(jī)尾端頭及超前巷道變形嚴(yán)重，頂?shù)装謇塾嬜冃瘟窟_(dá)1.6 m，兩幫收縮量達(dá)1.3 m。

圖1　F28斷層示意

2過斷層技術(shù)方案

2.1方案確定原則

(1)確保過斷層期間材料及人工投入成本盡可能低。

(2)盡可能降低工作面排矸量，一方面降低原煤灰分，提高原煤質(zhì)量；另一方面盡可能實現(xiàn)快速、安全推進(jìn)，避免頂板周期來壓或工作面停滯周期過長，增大工作面及兩端頭頂板管理強(qiáng)度[1-2]。

(3)確保工作面機(jī)械設(shè)備安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)，降低對“三機(jī)”(采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī))設(shè)備的損壞程度。

2.2方案實施要求

鑒于F28斷層為工作面推進(jìn)過程中直接揭露出的隱伏斷層，工作面物探及鉆探結(jié)果均未預(yù)先探查出，為實現(xiàn)工作面快速、安全通過該斷層，須消除或減弱工作面割矸的影響，須構(gòu)建工作面走向及傾向豎曲面，確定仰采及工作面傾斜推進(jìn)坡度，確保符合走向和傾向控制要求。

2.2.1工作面支架仰采坡度要求

工作面支架仰角的確定要求：①以不影響刮板輸送機(jī)油缸推進(jìn)為原則；②仰角過大易導(dǎo)致支架立柱向采空區(qū)側(cè)傾角變大，形成倒傘形，支架升起越高，支架前梁越下傾，前柱相對下縮，采高降低直接影響采煤機(jī)的正常通行；③仰角越大，工作面架前冒頂和煤體片幫更難以控制，仰角過小則增大打眼爆破破矸的準(zhǔn)備工作量。根據(jù)支架性能和工作面實際地質(zhì)條件，斷層下盤仰角確定為15°～18°，即每循環(huán)0.6 m抬高控制為160～200 mm為宜。工作面在推進(jìn)過程中，經(jīng)實測過斷層的各支架角度，工作面8#～36#支架平均仰角超過19°，最大仰角達(dá)25°，導(dǎo)致20#～36#變坡點部分支架后傾嚴(yán)重，支架后柱伸出量過大，前梁下傾嚴(yán)重，同時工作面架前冒空絞頂后，下方采高不足2.0 m，導(dǎo)致支架推移困難，采煤機(jī)無法正常通行，繼續(xù)釋放頂部部分煤矸重新絞頂增打貼幫柱將支架升起后，采煤機(jī)方可通行。

2.2.2工作面傾斜坡度要求

為保障斷層構(gòu)造帶區(qū)域附近工作面底板形成1個較合理的豎曲面，須確保刮板輸送機(jī)中部槽在水平方向、豎直方向的錯口(扒口)量不大于3 mm，相鄰兩溜槽夾角為0.6°，斷層面變坡角度不宜超過14°，斷層上盤(即機(jī)尾)方向留底煤以不小于35 m為宜，過長則底煤浪費嚴(yán)重，過短則刮板機(jī)彎曲度過大，造成中部槽及圓環(huán)鏈磨損嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

3安全技術(shù)管理措施

過斷層時工作面20#～38#架采用爆破割底矸、38#～60#架采用抬刀留底煤推進(jìn)，使工作面保持不大于12°的坡，為斷層上下盤過渡段。為快速穿過斷層，機(jī)頭至斷層交面線段采用不大于15°的仰采方式逐步抬高，工作面其余部分沿煤層底板正常推進(jìn)，穿越斷層后調(diào)斜俯采找底板正常推進(jìn)。若工作面局部頂煤松軟且較薄、易冒落，維護(hù)管理難度較大，可直接采取仰采至頂板直接沿煤層頂板推進(jìn)。斷層含矸極易冒落地段須嚴(yán)格按正規(guī)循環(huán)爆破作業(yè)，超前1個循環(huán)推進(jìn)減少工作面空頂時間。

工作面構(gòu)造區(qū)變坡點附近15 m范圍內(nèi)須確保采高不低于2.4 m，前后臨架應(yīng)平穩(wěn)過渡，相鄰支架側(cè)護(hù)板錯茬以不超過其自身寬度的2/3為宜，嚴(yán)防擠架咬架現(xiàn)象的發(fā)生?？刂乒ぷ髅婷罕谄瑤汀⒚绊斒谴_保工作面仰采方式回采速度的關(guān)鍵，頂板破碎時，移架方式采用追機(jī)、超前帶壓擦頂移架方式及時支護(hù)頂板。斷層破碎帶及煤巖結(jié)合帶附近須做好支架端面的頂板超前管理維護(hù)工作，有條件的可采取預(yù)注漿措施超前固化頂板，改善生產(chǎn)條件，片幫較深時也可采用單體柱配合木梁挑頂、架設(shè)順山棚擠料的方法控制頂板。

過斷層期間，工作面仰角過大時及含矸段前后10 m范圍內(nèi)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場頂板情況少放或不放頂煤，以免造成支架推進(jìn)困難，其余部分放頂煤采取多次輪流放頂?shù)拇胧乐挂淮畏琶荷享敺趴?，?dǎo)致頂板垮落將作用力作用于煤壁，引起煤壁片幫。對于斷層破碎帶附近加固頂板時，除絞頂人員以外的人員須站立于工作面支架內(nèi)，且兩前柱前須設(shè)置堅固的遮擋設(shè)施，以防滾落的矸石傷人。

強(qiáng)化工作面勞動組織管理，打眼爆破應(yīng)分段平行作業(yè)，下端頭出口須確保暢通，工作面涌水及時排放。重點加強(qiáng)工作面機(jī)尾端頭及超前管理強(qiáng)度，每班安排專人負(fù)責(zé)巷道的落底、壓頂及刷幫工作，斷面須滿足工作面的人員通行、通風(fēng)安全技術(shù)要求。做好水害因素分析和水害預(yù)測預(yù)報工作，完善工作面防排水系統(tǒng)，嚴(yán)格貫徹“探、放、堵、截、排”的綜合治理方針，強(qiáng)化防治水工作管理力度，疏降臨近3204采空區(qū)、工作面頂板及老空區(qū)涌水，確保礦井安全正常生產(chǎn)。

加強(qiáng)工作面現(xiàn)場安全管理，每班配備2名安全員負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場的安全監(jiān)察工作。提高現(xiàn)場操作人員的職業(yè)技能水平，各工種人員須嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)程及施工技術(shù)措施規(guī)范操作。過斷層期間，嚴(yán)格堅持礦級、科級領(lǐng)導(dǎo)帶(跟)班制度，同時配備1名調(diào)度跟班員，負(fù)責(zé)指導(dǎo)協(xié)調(diào)解決施工中存在的問題。

4結(jié)語

經(jīng)過近70個工作日的推進(jìn)，望云煤礦3206工作面現(xiàn)已成功穿越F28斷層，工作面累計多回收煤炭4萬t，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。3206工作面開采實踐表明,過斷層期間根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的性質(zhì)及特點，合理設(shè)計工作面走向和傾斜“雙斜”角度并采取綜合的施工方法和技術(shù)措施，對于確保綜放工作面安全順利通過隱伏傾向斷層有一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)

[1]徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

[2]譚云亮.礦山壓力與巖層控制[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

(收稿日期2015-11-10)

眭一平(1968—)，男，經(jīng)理，工程師，碩士，048411 山西省高平市寺莊鎮(zhèn)。