西銘礦42208工作面過(guò)斷層工藝探討

張 輝

（山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司 安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，山西 太原 030053）

斷層是礦井開采中的一種常見(jiàn)地質(zhì)構(gòu)造，是指巖層斷裂后兩側(cè)巖層發(fā)生顯著位移的斷裂構(gòu)造［1］。在我國(guó)，工作面過(guò)斷層最常見(jiàn)的方法包括：調(diào)整采高法、挑頂臥底法、跳采法和綜合法等［2］。合理開采方法的選擇與煤層賦存條件、斷層落差、傾角以及工作面推進(jìn)方向等多種因素有關(guān)，選擇合理的開采方法，對(duì)保障工作面安全通過(guò)斷層有著十分重要的作用［3］。西山煤電集團(tuán)西銘礦42208工作面在推進(jìn)過(guò)程中，遇到一條逆斷層F214，貫穿整個(gè)工作面，對(duì)回采影響很大。本文根據(jù)礦井實(shí)際情況，提出工作面過(guò)斷層的安全技術(shù)措施，保障工作面正常生產(chǎn)，避免安全事故的發(fā)生。

1 工程概況

西山煤電集團(tuán)西銘礦位于山西省古交市附近，42208工作面主采2#煤層，位于1018水平西十二采區(qū)，煤層厚度為1.70～2.20 m，平均厚度為1.85 m，煤層傾角為1°～4°，平均2°，屬于近水平煤層，工作面走向長(zhǎng)度664 m，傾斜長(zhǎng)度197 m，工作面面積為130808 m2。

工作面單軌吊巷位于工作面南側(cè)，長(zhǎng)721 m，為矩形斷面，斷面寬為3.8 m，高為2.8 m，斷面面積10.64 m2；頂板采用螺紋鋼錨桿、鋼帶、錨索聯(lián)合支護(hù)，頂板錨桿間排距為0.85 m×1.10 m，錨索按兩排花型布置，間排距為4.0 m×2.2 m；巷道兩幫采用錨桿支護(hù)的形式，按兩排花型布置,間排距為1.5 m×1.2 m；皮帶巷位于工作面北側(cè)，長(zhǎng)715 m，矩形斷面，斷面寬為3.6 m，高為2.6 m，支護(hù)方式與單軌吊巷相同。

在煤層開采過(guò)程中，距離切眼約385 m處遇到一條貫穿整個(gè)工作面的逆斷層，對(duì)工作面開采影響很大，斷層落差H為5.5～10.0 m，傾角∠為17°～25°（在單軌吊巷附近H=10 m，∠=25°，皮帶巷附近H=5.5 m，∠=17°），斷層走向?yàn)?17°，傾向?yàn)?07°。

2 過(guò)斷層技術(shù)工藝

2.1 過(guò)斷層方法選擇

根據(jù)西銘礦42208工作面實(shí)際情況，初步擬定過(guò)斷層采用跳采重新開采眼過(guò)斷層或者挑頂拉低平推過(guò)斷層。

綜合考慮兩種方法的優(yōu)劣，重新開切眼耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，影響工作面正常接續(xù)，且浪費(fèi)斷層帶內(nèi)煤炭資源，經(jīng)濟(jì)效益差。因此，綜采42208工作面過(guò)斷層采用上盤拉底、下盤挑頂?shù)姆绞?，風(fēng)鉆濕式打眼，一次裝藥一次爆破的方法通過(guò)。若煤層滾幫嚴(yán)重，進(jìn)行打眼注漿加固頂板和煤幫。

2.2 過(guò)斷層工藝

工作面距離斷層5～8 m時(shí)，提前挑頂作業(yè)，減少斷層落差，挑頂前將工作面采高控制在1.8 m，以減少挑頂工作量，當(dāng)揭露斷層時(shí)，及時(shí)調(diào)整工作面，減少揭露面積。

過(guò)斷層時(shí)先利用爆破松動(dòng)，然后用采煤機(jī)掃矸的方式通過(guò)。具體工藝技術(shù)如下：

（1）工作面過(guò)斷層時(shí)，采用多工序平行作業(yè)，降低耗費(fèi)時(shí)間，提高工作效率，快速通過(guò)斷層；

（2）如斷層巖體強(qiáng)度較低，利用采煤機(jī)直接掃矸通過(guò)，斷層巖體強(qiáng)度較大時(shí)，采用打眼震動(dòng)爆破的方式通過(guò)斷層；

（3）進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，首先采用高頻風(fēng)鉆濕氏打眼，鉆孔深度為1.0 m，間排距為0.8 m×0.8 m，最上部鉆孔距離頂板0.5 m，鉆孔布置與采煤機(jī)方向呈80°角，循環(huán)進(jìn)度為0.8 m，炮眼布置見(jiàn)圖1。

（4）每次爆破完成后，及時(shí)利用破板移架及時(shí)支護(hù)，破板規(guī)格為3.0 m。當(dāng)發(fā)現(xiàn)頂板較為破碎時(shí)，應(yīng)采取鋪設(shè)金屬網(wǎng)的方法加強(qiáng)支護(hù)，防止頂板冒落矸石傷人。

（5）爆破工作全部完成后，移動(dòng)支架，認(rèn)真檢查工作面頂板和煤壁，確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題后，開動(dòng)采煤機(jī)，將矸石掃入運(yùn)輸機(jī)，及時(shí)移溜。

圖1 炮眼布置

具體爆破參數(shù)如表1所示。

表1 爆破參數(shù)

3.1 兩巷超高段假頂安全技術(shù)措施

工作面單軌吊巷超高段寬度為3.8 m，長(zhǎng)度為30 m，高度為10 m（原設(shè)計(jì)高度為2.8 m），皮帶巷超高段寬度為3.6 m，長(zhǎng)度為13 m，高度為5.5 m（原設(shè)計(jì)高度為2.6 m）。對(duì)于超高段的支護(hù)，為保障巷道圍巖穩(wěn)定，上部應(yīng)鋪設(shè)人工假頂，使巷道高度與原設(shè)計(jì)方案相同，假頂使用Φ≮180 mm的紅松圓木，初步計(jì)算單軌吊巷需40層左右，皮帶巷需要16層左右。在做人工假頂時(shí)應(yīng)遵守以下安全措施：

（1）嚴(yán)格遵守“敲幫問(wèn)頂”制定，如發(fā)現(xiàn)巷道有離層或者滾幫現(xiàn)象，必須及時(shí)處理，保證井下工作人員的安全。

（2）在安設(shè)單體液壓支柱時(shí)，必須保證有三人配合操作，液壓支柱必須穿鞋，不能安置在浮煤之上，必須保證支柱升緊，有足夠的初撐力，保證支護(hù)質(zhì)量［4］。

（3）巷道維護(hù)時(shí)，必須制定科學(xué)可行的管理方法，現(xiàn)場(chǎng)須有班隊(duì)干部跟班指揮，統(tǒng)一調(diào)度，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，避免事故的發(fā)生。

（4）采用木垛架設(shè)人工假頂時(shí)，必須嚴(yán)格接頂，架構(gòu)假頂后，巷道高度要與原巷道高度一致，避免出現(xiàn)臺(tái)階或巷道過(guò)低的現(xiàn)象。

3.2 打眼爆破時(shí)的安全技術(shù)措施

（1）打眼前操作人員要熟悉操作規(guī)程，嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)要求，熟練操作打眼設(shè)備；打眼前認(rèn)真檢查設(shè)備情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理［5］。

（2）放炮時(shí)，工作人員應(yīng)距離100 m外警戒，不得擅離職守，警戒線位置見(jiàn)圖2。

圖2 放炮警戒

（3）放炮結(jié)束后，要認(rèn)真檢查頂板、煤壁的情況，檢測(cè)機(jī)尾上隅角瓦斯?fàn)顩r，滿足安全生產(chǎn)要求后，方可繼續(xù)生產(chǎn)。

3.3 滾幫嚴(yán)重時(shí)注漿安全技術(shù)措施

過(guò)斷層時(shí)，若發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重滾幫現(xiàn)象，應(yīng)采取注漿的方法及時(shí)處理，具體方法參考附近41122工作面，首先在滾幫嚴(yán)重的地段進(jìn)行加固處理，注漿孔應(yīng)在煤層中部布置，注漿孔深度為4 m，直徑為42 mm，間距為4.5 m，應(yīng)斜向上15°角布置。使用多功能泵施工，運(yùn)作正常后，將A、B兩組進(jìn)料管插入吸料桶，1:1混合，當(dāng)壓力值正常后停止注漿，重復(fù)以上操作直至結(jié)束［6］。 注漿布置見(jiàn)圖3。

圖3 注漿布置

注漿時(shí)應(yīng)注意的安全技術(shù)措施有：

（1）注漿過(guò)程中，應(yīng)穿戴專用防護(hù)設(shè)備，認(rèn)真檢查設(shè)備情況，發(fā)現(xiàn)損壞故障應(yīng)及時(shí)更換。

（2）開始注漿前，要檢查頂板和煤壁情況，保障作業(yè)環(huán)境安全，不能直接接觸注漿材料。

（3）注漿時(shí)，嚴(yán)禁平行作業(yè)，避免事故的發(fā)生；搬運(yùn)重型設(shè)備時(shí)，應(yīng)多人共同配合完成。

（4）如果遇到煤壁松軟，極易發(fā)生滾幫等事故的區(qū)段，必須設(shè)置護(hù)幫裝置，保障工作人員的生命安全。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)西銘礦42208工作面實(shí)際條件，分析斷層分布情況，對(duì)工作面過(guò)斷層技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，得到以下結(jié)論：

（1）工作面推進(jìn)時(shí)遇到一條貫穿整個(gè)工作面的逆斷層，綜合實(shí)際情況，確定采用挑頂拉低，一次裝藥一次爆破的方法平推過(guò)斷層；

（2）確定過(guò)斷層的工藝技術(shù)，提出打眼爆破和架構(gòu)假頂?shù)陌踩胧?，保障礦井的安全生產(chǎn)；

（3）當(dāng)遇到滾幫嚴(yán)重時(shí)，采用注漿的方法及時(shí)處理，提出注漿的工藝方法，確定安全技術(shù)措施。

在實(shí)際生產(chǎn)中，采用本文研究方法，工作面快速安全的通過(guò)斷層，未發(fā)生任何安全事故，保障了礦井生產(chǎn)的正常進(jìn)行。