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。
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°。
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。
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)
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。
(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)。
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。
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。