綜采工作面旋轉(zhuǎn)調(diào)面過(guò)斷層的技術(shù)措施

袁曉凡

（霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司 團(tuán)柏煤礦，山西 臨汾 031400）

受斷層構(gòu)造影響，綜采工作面煤層及頂板巖層整體性被破壞，從而導(dǎo)致斷層附近工作面頂板破碎、煤壁邊幫嚴(yán)重，加大了端面空頂距，不僅影響著工作面移架、推溜、采煤機(jī)割煤等，增加了工作面回采難度，而且很容易引發(fā)重大煤礦安全事故。所以綜采工作面在過(guò)斷層期間，必須分析過(guò)斷層時(shí)主要存在的技術(shù)難題，根據(jù)實(shí)際情況采取有效的回采工藝及安全技術(shù)措施。

1 工作面概述

霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司團(tuán)柏煤礦位于霍州市白龍鎮(zhèn)陳村，距離縣城約4.5 km的汾河西岸，井田呈不規(guī)則多邊形，東西長(zhǎng)約9.8 km，南北寬約4.1 km，井田面積 33.8372 km2。井田開(kāi)采1、2、6、7、9、10、11號(hào)煤層，開(kāi)采標(biāo)高為+110 m～+590 m。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2.1 Mt/a。礦井分兩個(gè)水平開(kāi)采，443水平開(kāi)采1號(hào)、2號(hào)煤層， 現(xiàn)已停采；+400水平開(kāi)采10、11號(hào)煤層。

310工作面位于+400水平三采區(qū)東翼，工作面以東為308工作面，以南為+400水平大巷，以西為三采區(qū)大巷，以北為實(shí)煤區(qū)。工作面回采煤層為10號(hào)煤層，平均厚度為2.65 m，工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為1200 m，傾向長(zhǎng)度為200 m，采用綜合機(jī)械化走向長(zhǎng)壁采煤方法。310工作面無(wú)偽頂，直接頂主要以泥巖為主，厚度為4.7 m，直接底以砂質(zhì)泥巖為主，厚度為7.2 m。

根據(jù)團(tuán)柏煤礦地測(cè)科提供資料顯示，工作面回采至610 m處將揭露一條正斷層F6，斷層從回風(fēng)順槽610 m處揭露，從運(yùn)輸順槽650 m出貫通，最大落差為2.4 m，最小落差為2.1 m，傾角為50°，見(jiàn)圖1。對(duì)工作面回采產(chǎn)生很大影響，通過(guò)研究決定仰斜開(kāi)采過(guò)F6斷層。

圖1 團(tuán)柏煤礦三采區(qū)310工作面F6斷層剖面

2 過(guò)斷層主要存在的技術(shù)難題

1）由于310工作面F6斷層從回風(fēng)順槽側(cè)預(yù)先揭露，比運(yùn)順槽側(cè)超前40 m，斷層走向與工作面成11°夾角，按正規(guī)循環(huán)作業(yè)時(shí)工作面從機(jī)尾逐漸往機(jī)頭方向揭露斷層，當(dāng)機(jī)尾揭露斷層時(shí)，整個(gè)工作面立即采用仰斜回采時(shí)，加大工作面機(jī)頭段煤柱損失，若機(jī)尾段采用仰斜回采，機(jī)頭段采用沿煤層平行回采時(shí)，加大了仰斜與平行回采交界處支架，管理難度，同時(shí)不利于頂板管理。

2）在采用仰斜回采時(shí)，仰采角度及仰采距離直接關(guān)系著破巖量及煤柱損失量，同時(shí)仰采時(shí)需破頂板巖層，而310工作面直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，該巖層極不穩(wěn)定，受構(gòu)造應(yīng)力、回采壓力的影響，工作面在破頂巖仰采時(shí)頂板很容易發(fā)生破碎、冒頂、大面積垮落等事故，僅采用液壓支架帶壓擦頂進(jìn)行支護(hù)，效果差。

3 安全過(guò)F6斷層技術(shù)措施

團(tuán)柏煤礦310工作面在過(guò)F6斷層時(shí)，為了減少工作面煤柱損失及破巖量，在過(guò)斷層前決定對(duì)工作面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整，保證工作面傾向與斷層走向一致，同時(shí)為了保證仰斜回采時(shí)頂板安全，在仰斜回采期間對(duì)斷層帶附近破碎頂板采取“注漿+超前加長(zhǎng)錨桿”聯(lián)合支護(hù)。

3.1 工作面旋轉(zhuǎn)調(diào)面

（1）當(dāng)工作面機(jī)尾段回采至590 m處支架推移到位后，工作面停止正規(guī)循環(huán)作業(yè)，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)面，此時(shí)工作面機(jī)頭段距斷層F6距離為60 m。

（2）旋轉(zhuǎn)調(diào)面時(shí)以機(jī)尾段108#支架為旋轉(zhuǎn)中心（工作面共計(jì)112架支架，首尾各2架端頭支架），采用等分法旋轉(zhuǎn)工作面，由于工作面穩(wěn)裝107架支架，每架支架寬度為1.75 m，而刮板輸送機(jī)最大彎曲角度為1.2°，刮板輸送機(jī)允許彎曲范圍內(nèi)長(zhǎng)度L=0.75/sin1.2=37.5 m（0.75-采煤機(jī)切割深度），每個(gè)等分內(nèi)支架數(shù)量N=37.5/1.75=21架，所以整個(gè)工作面可等分?jǐn)?shù)m=107/21=5。

（3）310工作面采用五等分旋轉(zhuǎn)時(shí)，等分點(diǎn)分別為24架、45架、66架、87架、108架，采用“短刀割煤4刀，長(zhǎng)刀煤五刀”的方法進(jìn)行回采。

（4）首先將采煤機(jī)移位至24#支架并斜切進(jìn)刀割煤至3#支架，然后空刀返回至42#支架，并及時(shí)推移3#～24#支架間刮板輸送機(jī)，然后再?gòu)?5#支架斜切進(jìn)刀割煤至3#支架，到位后再空刀返回至66#支架并推移3#～45#支架間刮板輸送機(jī)，依次類推直至整個(gè)工作面一個(gè)循環(huán)割煤完成，見(jiàn)圖2。

（5）第一個(gè)循環(huán)割煤后進(jìn)行第二循環(huán)割煤且割煤方式相同，由于310工作面旋轉(zhuǎn)距離為40 m，每個(gè)循環(huán)旋轉(zhuǎn)距離為5×0.75=3.75 m，所以整個(gè)工作面旋轉(zhuǎn)到位需割煤11刀。

圖2 團(tuán)柏煤礦310工作面等分法旋轉(zhuǎn)回采割煤進(jìn)刀方式

3.2 仰斜回采頂板聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

（1）當(dāng)工作面旋轉(zhuǎn)到位后開(kāi)始仰斜回采，仰斜角度為7°，為保證仰采期間頂板穩(wěn)定，對(duì)頂板進(jìn)行注漿及加長(zhǎng)超前錨桿支護(hù)。

（2）首先在工作面頂板施工一排注漿鉆孔，鉆孔間距為3.0 m，鉆孔深度為8.0 m，鉆孔與工作面成7°仰角布置，見(jiàn)圖3。

圖3 團(tuán)柏煤礦310工作面注漿、超前錨桿支護(hù)剖面

（3）采用高壓注漿泵向鉆孔注射速馬麗散混合液，在注射過(guò)程中必須保證注漿壓力不得低于6 MPa，注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)煤巖體有漿液滲出時(shí)停止注漿，并及時(shí)進(jìn)行封孔處理。

（4）待工作面注漿2 h后，在工作面頂板以7°仰角施工一排超前支護(hù)鉆孔，鉆孔間距為1.5 m，鉆孔深度為3.5 m，鉆孔直徑為28 mm，見(jiàn)圖3。

（5）在鉆孔內(nèi)依次填裝錨固劑及支護(hù)材料，每個(gè)鉆孔填裝兩支錨固劑，即一支MSK23/60型，一支MSKC23/35型；支護(hù)材料為長(zhǎng)度3.0 m，直徑22 mm加長(zhǎng)左旋螺紋鋼錨桿。

（6）工作面超前錨桿支護(hù)施工完后，開(kāi)始以7°仰角進(jìn)行回采，回采過(guò)程中必須帶壓擦頂移架。

（7）當(dāng)工作面回采2.0 m后及時(shí)補(bǔ)打第二排超前加長(zhǎng)錨桿支護(hù)，相鄰兩排支護(hù)交錯(cuò)布置，且疊加距離為1.0 m，見(jiàn)圖3；當(dāng)工作面回采8.0 m后施工第二排注漿鉆孔并進(jìn)行注漿，直至工作面過(guò)完斷層。

（8）310工作面過(guò)斷層后沿下盤煤層頂?shù)装迤叫谢夭蓵r(shí)，需再次旋轉(zhuǎn)調(diào)面，確保工作面正規(guī)作業(yè)，旋轉(zhuǎn)調(diào)面施工工藝與過(guò)斷層前相同。

4 結(jié)語(yǔ)

霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司團(tuán)柏煤礦三采區(qū)310工作面在過(guò)F6斷層期間，通過(guò)技術(shù)研究，采取等分旋轉(zhuǎn)法進(jìn)行調(diào)面，減少了工作面過(guò)斷層時(shí)破巖量，提高了三角煤柱回收率，同時(shí)采取“注漿+加長(zhǎng)超前錨桿”聯(lián)合支護(hù)方式對(duì)斷層破碎帶頂板進(jìn)行維護(hù)，提高了仰采期間頂板安全穩(wěn)定，保證了回采安全，取得了顯著成效。