綜采面快速過(guò)斷層施工技術(shù)及安全措施

梁 帥

（霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)有限公司，山西 忻州 035100）

1 工作面概況

霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)有限公司103工作面位于一采區(qū)，東北部與一采區(qū)回風(fēng)、皮帶、軌道巷相鄰，東南部與井田邊界相鄰，西南部與原牛泥煤礦2005、2006年開(kāi)采后的采空區(qū)相鄰，西北部以采區(qū)邊界為界。103工作面走向長(zhǎng)度為622m，傾向長(zhǎng)度為180m，回采面積為127800m2。

103工作面回采煤層為5上#煤，該煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層厚度3.3～6.9m，平均厚度為4.8m，頂?shù)装鍘r性如表1所示，采用綜合機(jī)械化一次性采全高回采工藝，截至目前工作面已回采230m。

地測(cè)資料顯示，103工作面回采至237m揭露一條正斷層F207，斷層落差為H=2.5m，傾角為54°，如圖1所示，斷層從回風(fēng)順槽20#點(diǎn)前45m處揭露，從運(yùn)輸順槽20#點(diǎn)前12m貫穿顯現(xiàn)，影響工作面回采走向長(zhǎng)度為33m。

表1 103工作面頂?shù)装鍘r性

2 過(guò)F207正斷層施工工藝

由于103工作面直接頂主要以灰?guī)r為主，巖石裂隙發(fā)育，巖石普氏系數(shù)f=4.2，直接底主要以泥巖為主，粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖石普氏系數(shù)f=3.5，頂?shù)装鍘r體相對(duì)松軟，適用于采煤機(jī)或爆破破巖，因此過(guò)F207斷層時(shí)，決定采用挑頂臥底下山回采工藝。

（1）為了增加工作面過(guò)斷層期間煤柱回采率，降低采空區(qū)遺煤量，控制回采進(jìn)度，防止下山回采時(shí)頂板破碎、垮落，決定在工作面完全揭露斷層后采用松動(dòng)爆破法下山回采。

（2）由于受構(gòu)造應(yīng)力影響，當(dāng)工作面回采至227m處時(shí)，回風(fēng)順槽側(cè)距F207斷層間距為10m，此時(shí)工作面煤壁易出現(xiàn)大面積片幫現(xiàn)象。為了避免因煤壁片幫造成頂板空頂面積大，發(fā)生頂板垮落事故，可采用注射聚氨酯粘劑對(duì)幫煤壁進(jìn)行加固，加固區(qū)域主要是位于頂板往下1.5m范圍內(nèi)。

（3）當(dāng)工作面回采至232m時(shí)，回風(fēng)順槽側(cè)距F207斷層間距為5.0m，運(yùn)順順槽側(cè)距斷層間距為38m。此時(shí)以機(jī)尾為轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行103工作面旋轉(zhuǎn)回采，當(dāng)工作面運(yùn)輸順槽側(cè)旋轉(zhuǎn)回采至20#點(diǎn)前17m時(shí)，工作面調(diào)整成偽斜工作面，工作面與斷層平行。

（4）103工作面調(diào)斜后，降低采煤機(jī)截割深度，控制在0.5m左右，在回采期間及時(shí)移架，當(dāng)工作面割煤到位完全揭露F207斷層后，及時(shí)將支架移至工作面煤壁，支架工作阻力不得低于80%，并打開(kāi)護(hù)幫板。

（5）工作面揭露斷層后，在斷層巖體施工三排松動(dòng)爆破孔，炮孔深度為1.0m，鉆孔間排距為1.5m，第一排鉆孔施工在距頂板0.5m處，鉆孔與巖體面成8°俯角布置，如圖1所示。

（6）由于挑頂下山回采期間斷層上盤(pán)煤層直接頂移破碎，所以下山掘進(jìn)時(shí)要控制回采進(jìn)度，并及時(shí)帶壓擦頂移架。當(dāng)工作面頂板破碎相對(duì)嚴(yán)重、支架移架后無(wú)法保證初撐力及工作阻力時(shí)，可在工作面頂板施工一排撞楔超前支護(hù)對(duì)頂板進(jìn)行超前維護(hù)。

（7）當(dāng)工作面下山回采18m后，揭露斷層上盤(pán)煤層頂?shù)装?，此時(shí)及時(shí)調(diào)整工作面回采角度，進(jìn)行近水平煤層回采。當(dāng)工作面沿5上#煤層頂?shù)装迤叫型七M(jìn)5.0m后，以機(jī)頭為轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)回采，及時(shí)調(diào)整工作面?zhèn)涡保构ぷ髅媾c頭尾順槽垂直，然后繼續(xù)采用采煤機(jī)割煤。

圖1 103工作面挑頂臥底下山回采工藝過(guò)F207斷層施工剖面圖

3 安全技術(shù)措施

（1）103工作面回采至距斷層30m處時(shí)，每班回采前必須進(jìn)行鉆探施工，準(zhǔn)確掌握斷層走向、落差等參數(shù)，并記錄。當(dāng)工作面距斷層10m時(shí)應(yīng)觀察頂板受壓、煤壁片幫情況，發(fā)現(xiàn)頂板破碎、煤壁片幫嚴(yán)重時(shí)必須及時(shí)采取措施。

（2）為了防止在揭露斷層時(shí)裂隙帶富含高濃度瓦斯涌入工作面，當(dāng)工作面回采至距斷層5.0m時(shí)，在距工作面頂板1.5m處施工一排瓦斯抽放鉆孔，對(duì)斷層裂隙進(jìn)行瓦斯預(yù)抽。在抽放瓦斯期間應(yīng)記錄瓦斯抽放量及抽放時(shí)間，確保斷層裂隙處瓦斯含量符合設(shè)計(jì)值時(shí)方可繼續(xù)回采。

（3）工作面在旋轉(zhuǎn)回采時(shí)，應(yīng)根據(jù)刮板輸送運(yùn)行彎曲角度、工作面長(zhǎng)度、支架數(shù)量等，合理確定旋轉(zhuǎn)等分?jǐn)?shù)、每次旋轉(zhuǎn)回采移架數(shù)量以及回采進(jìn)度等。旋轉(zhuǎn)回采期間應(yīng)保證支架移架間隙、端面距符合設(shè)計(jì)要求。

（4）工作面揭露斷層后，應(yīng)及時(shí)將支架移架到位，并保證支架初撐力、工作阻力。爆破施工過(guò)斷層時(shí)，在裝藥前、爆破前、爆破后應(yīng)指派專(zhuān)職瓦檢員檢查爆破地點(diǎn)瓦斯?jié)舛?，瓦斯?jié)舛鹊陀?.8%時(shí)方可爆破施工。爆破前應(yīng)安排人員在所有可能進(jìn)入爆破地點(diǎn)攔人設(shè)警戒，警戒距離不得少于120m。

（5）工作面下山回采期間，應(yīng)適當(dāng)降低回采進(jìn)度，控制每茬爆破進(jìn)度在0.5m范圍內(nèi)。工作面爆破后及時(shí)帶壓擦頂移架，若施工撞楔超前支護(hù)無(wú)法保證頂板穩(wěn)定性，可采取注漿、施工走向梁等聯(lián)合措施對(duì)頂板進(jìn)行維護(hù)。

（6）下山回采期間，工作面移架前必須加強(qiáng)頂板觀察，移架時(shí)保證支架頂梁與下山工作面頂板保持平行，且緊貼工作面頂板。為了防止移架時(shí)出現(xiàn)倒架、傾架現(xiàn)象，可及時(shí)打開(kāi)側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)在頭尾順槽安裝大型絞車(chē)對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整。若出現(xiàn)支架頂梁不接頂或存在間隙必須及時(shí)清理支架上煤矸石。

4 結(jié)語(yǔ)

霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)有限公司在103工作面過(guò)F207斷層時(shí)提出挑頂臥底下山回采工藝，采取了若干項(xiàng)安全技術(shù)措施。實(shí)際應(yīng)用效果表明，采用該工藝后，減少了過(guò)斷層期間煤柱損失量，可多回采原煤1.35萬(wàn)t，節(jié)約費(fèi)用720萬(wàn)元，縮短了工作面過(guò)斷層時(shí)間，103工作面過(guò)F207斷層僅用時(shí)4.5d。采取綜合安全技術(shù)措施后，在回采期間未發(fā)生一起支架倒架事故，頂板未出現(xiàn)破碎、冒頂現(xiàn)象，保證了工作面安全回采，取得了顯著成效。