綜采工作面過斷層安全技術(shù)

張 斌

（山西鋪龍灣煤業(yè)有限公司，山西 左云 037100）

在礦井回采過程中，綜采工作面在經(jīng)過斷層面時往往會受到到各種因素的影響發(fā)生事故，例如地質(zhì)構(gòu)造的變動、頂板壓力過大等因素，均有可能導(dǎo)致斷層面頂板出現(xiàn)大范圍破碎的問題，進(jìn)而伴隨綜采工作面回采至斷層面中，斷層面頂板破碎范圍和嚴(yán)重性都會大大增加，而一旦斷層面頂板出現(xiàn)大范圍破碎現(xiàn)象就會對周圍的圍巖、頂板造成質(zhì)量影響，甚至?xí)霈F(xiàn)松動問題，一些破碎位置的頂板、巖石膠結(jié)性嚴(yán)重下降，最終導(dǎo)致頂板脫落。斷層面頂板脫落后，受其壓力影響，礦柱、井下內(nèi)壁承載壓力過大，再加上綜采工作面的支架移動難度較大，因此若無法及時使用支架對破碎位置進(jìn)行支護(hù)，就會大大增加頂板下沉事故的發(fā)生概率，給開采人員埋下巨大的安全隱患，也會影響礦產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，本文基于某地礦采開采綜采工作面經(jīng)斷層帶的特點，制定了如下措施以保障過斷層面的安全性[1]。

1 綜采工作面過斷層方式

為了進(jìn)一步避免過斷層對綜采工作產(chǎn)生負(fù)面影響，要求相關(guān)工作人員必須加強對斷層特點以及位置的深入分析，從而可以采取有針對性的科學(xué)措施，將斷層留置于綜采工作面，以此來提升布置工作面的科學(xué)和理性。在開采過程中，若發(fā)現(xiàn)遇到的斷層面，開采人員應(yīng)該第一時間對挖掘方向進(jìn)行調(diào)整，從而避免斷層面影響綜采工作的順利進(jìn)行。在恢復(fù)正常挖掘方向之前，需要對斷層面存在較大落差的故障位置進(jìn)行排除，同時還要采取有效措施，對綜采工作面進(jìn)行減小。在礦井綜采過程中，若斷層面范圍不大，而且綜采環(huán)境沒有過多的水、氣影響，就可以考慮使用硬采礦法，即涉及到爆破的火炮采礦等方式，這種方式在礦井開采過程中應(yīng)用比較廣泛，但是因為涉及到爆破操作，所以為了保障綜采安全性，就必須采取有效手段設(shè)置支護(hù)，需要在局部條帶處設(shè)置一些硬木柱，確保斷層面的最低開采高度也要高于機(jī)械滾筒。若斷層面處于綜采工作面之上，則可以采取上部爆破開采、下部機(jī)械開采的方式，若斷層面處于綜采工作面之下，則可以采取相反的方式開采。若斷層面處于滑靴下方時，可以使用頂置法在綜采工作面底部進(jìn)行找平，若相反則需要使用底部找平法。同樣，在進(jìn)行處理時也要做好支護(hù)，以此來保障綜采工作面底板是平整安全的。

2 綜采工作面過斷層安全技術(shù)

當(dāng)綜采工作面經(jīng)過斷層面進(jìn)行開采時，就會涌現(xiàn)出諸多技術(shù)問題亟待解決，例如如何解決綜采工作面可能出現(xiàn)的水體災(zāi)害問題，或者如何控制采礦機(jī)的采礦速度等，這些問題都需要綜采工作面過斷層安全技術(shù)加以解決。

2.1 冒頂問題安全處理技術(shù)

在綜采工作面穿過斷層時，因為斷層面頂板承受的壓力過大，會導(dǎo)致其頂板出現(xiàn)破碎、斷裂問題，雖然可以采取現(xiàn)有的一些手段對頂板進(jìn)行控制，但是仍然可能出現(xiàn)破損現(xiàn)象，因此綜采過程中，應(yīng)該及時封堵表面并確保頂板穩(wěn)定下落，在此之后再采取其他措施加以處理。若頂板范圍較小則可以直接使用擠塑板沿著礦壁和頂板，采取從上至下擠壓的方式迫使頂板下降。若頂板范圍較大則可以將處于高處的頂板上部上移，采取從上至下的方式予以處理。在發(fā)生突發(fā)情況且頂板厚度較厚的情況下，則可以使用人工假頂板的方式處理冒頂問題[2-5]。

2.2 斷層面周邊礦層破壞問題處理技術(shù)

在地殼活動比較頻繁時，低下礦層就有可能出現(xiàn)斷裂問題，隨著地殼的不斷運動就會出現(xiàn)斷層問題。在斷層面逐漸形成的過程中，會出現(xiàn)斷裂、破碎、移位等諸多問題，同時還會產(chǎn)生一些裂縫，這些裂縫組合起來就變成了斷裂帶。通常情況下，斷層面頂板巖層的強度相較于一般礦層的強度要高，因此在面對相同的沖擊力時，礦產(chǎn)資源的破碎概率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于頂板周邊的巖體，同時礦井因為破碎導(dǎo)致的粉塵量也非常多，由此可見，當(dāng)綜采工作面過斷層時應(yīng)該重點針對留礦頂板進(jìn)行處理。

2.3 井下氣體的監(jiān)測和防治技術(shù)

在礦井綜采過斷層面工作開展過程中，爆破是經(jīng)常會使用到的技術(shù)，因此井下氣體必然會在狹窄的空間造成較大危害，若無法對其進(jìn)行處理，必然會對開采人員的人身安全埋下安全隱患。正因如此，在操作過程中需要由專業(yè)人員對空間內(nèi)的氣體濃度進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)濃度異常就必須第一時間疏散人群并加以處理，以此來保障礦井開采人員的安全。除此之外，要求開采現(xiàn)場的管理人員隨身攜帶便攜式氣體檢測設(shè)備，從而可以在工作過程中隨時對氣體濃度進(jìn)行檢測。當(dāng)發(fā)現(xiàn)井下氣體濃度超標(biāo)時，必須立即同時現(xiàn)場所有人停下手里的工作并切斷所有電源，所有人有序退出礦區(qū)，待處理后才能再次進(jìn)入礦區(qū)。

2.4 控制割礦速度的技術(shù)

由于礦井綜采過斷層面作業(yè)過程中，對斷層面開采高度有著非常明確的標(biāo)準(zhǔn)要求，一般情況下開采高度需要控制在兩米左右，若超出這一范圍，則采礦機(jī)必須達(dá)到兩米，同時使用最小的開采速度。此外，操縱采礦機(jī)的人員也要時刻關(guān)注井下綜采面支架等位置的安全，若出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況則必須立即停止對斷層面的處理，以免對相關(guān)工作者造成人身傷害。除此之外，在處理斷層面時，應(yīng)該加強對各個開采階段的管理，同時要求所有工作者必須嚴(yán)格按照施工要點開展處理工作，以此來確保斷層面處理的安全性。

3 工程概述

本文對山西某一采礦業(yè)公司的綜采工程進(jìn)行概述，該工程工作面的層間距約處于36～65m 之間，可采儲量約為189 萬t，工作面回采礦層平均全礦厚度為7.7m，均采取綜采放頂采礦法，工程設(shè)計開采高度為3m，放礦高度為4.7m。

根據(jù)對該綜采工程的研究可以發(fā)現(xiàn)，該工程工作面在回采期發(fā)現(xiàn)了16 條斷層帶，其中落差超過一米的達(dá)到10 條，對正常綜采工作有很大影響。當(dāng)遭遇第一條斷層帶時就可以發(fā)現(xiàn)，該斷層面頂板破碎程度非常高，很難對其進(jìn)行支護(hù)，若采取傳統(tǒng)支護(hù)操作安全性較差，因此綜采隊進(jìn)行了一系列的研究和探討，為了提升通過該斷層面的安全性，進(jìn)行了針對性的斷層施工方案制定。

4 綜采工作面過斷層帶施工方法

4.1 提前調(diào)整采高

在遇到斷層面之后，綜采隊率先對斷層頂板、底板的礦層厚度進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)其厚度超出了目前所使用的采礦機(jī)和液壓支架要求的礦層厚度范圍，同時根據(jù)斷層面落差進(jìn)行計算，可以得出具體的留礦層厚度，通過對工作面層間距、礦層厚度的計算得出0.2m，所以可以在發(fā)現(xiàn)斷層面后第一時間通知操作人員，提前降低采高，當(dāng)綜采工作面安全通過斷層面后再調(diào)整回原來的采高，直到遇到頂?shù)装搴蟛拍苷＿M(jìn)行開采。

4.2 重開新切巷處理

當(dāng)遇到一些比較大的斷層面時，若不采取措施強行通過則必然會對處理設(shè)備造成一定損壞，因此可以先選擇躲避，即在遇到斷層面后另選取距其有一定距離的位置，重開新切巷，但是這種方式需要較大的投入，不僅需要將所有的開采設(shè)備搬運至指定位置，還會對開采效率造成一定影響，是一種非常浪費人力物力資源的處理方式，而且若搬運設(shè)備途中發(fā)生頂板下落問題，就很容易給開采工作埋下安全隱患，因此很多綜采工程都避免使用這種處理方式[6]。

4.3 挑頂起底處理

在出現(xiàn)斷層面礦層厚度不超過采礦機(jī)和支架要求范圍時，若斷層面周邊的巖石較為堅硬，就會對采礦機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p傷，此時可以由專業(yè)人員先對堅硬巖體采取爆破處理，從而將采高降低至不會對設(shè)備造成損害的高度后，直至綜采工作面通過斷層后再逐漸恢復(fù)采高。若斷層面周邊的巖石硬度不高則不會對設(shè)備造成損害，此時就可以直接調(diào)整采高并強行通過斷層面。

5 對綜采過斷層面礦壁和頂板的控制技術(shù)

在工作面回采期間遇到斷層面，若此時斷層面頂板破碎程度比較嚴(yán)重，要求綜采人員先對斷層面頂板的維護(hù)問題加以重視，若未能及時采取有效措施進(jìn)行維護(hù)，就很容易導(dǎo)致頂板進(jìn)一步破碎，甚至?xí)斐芍Ъ軣o法支撐塌陷的情況，對后續(xù)工作面的推進(jìn)帶來阻礙。若出現(xiàn)工作面頂板下壓、漏頂?shù)葐栴}，則很有可能對采礦機(jī)、支架等設(shè)備造成威脅，因此在工作面回采期間遇到斷層面，必須加強對頂板的控制。

5.1 普通頂板的控制技術(shù)

5.1.1 支架的及時挪移

在綜采工作面過斷層面過程中，如果頂板破碎程度不高且周邊巖石堅硬度較低時，則通常不會對工作面和設(shè)備造成影響，因此可以正常通過，此時需要相關(guān)工作者在采礦機(jī)完成割礦后及時挪移，同時還要注意打開旁邊的防護(hù)板，以免，礦壁片幫。

5.1.2 支架的提前挪移

若斷層面頂板破碎程度較高且和周邊巖石比較堅硬，工作面通過可能會遭受損傷，同時礦壁有超過1m 的片幫，就需要相關(guān)工作者提前對破碎程度較高部位的支架進(jìn)行挪移，之后在開展割礦工作，除此之外，還要對采礦機(jī)滾筒、支架前探梁等設(shè)備之間的距離進(jìn)行控制，以免對支架造成損傷。

5.1.3 切頂移架處理

部分?jǐn)鄬用骓敯迤扑榍闆r非常嚴(yán)重，此時支架降架會導(dǎo)致漏頂問題出現(xiàn)，因此可以采取切頂移架處理的方式來避免，即挪移支架的過程中不降架，讓支架頂?shù)装蹇梢灾苯咏佑|到礦壁，這種移架方式可以有效避免斷層面頂板破碎的問題，與此同時還可以保障綜采工作面正常向斷層面推進(jìn)，但是這種方式同樣存在缺陷，即移架過程中很容易對支架以及其他設(shè)備造成損害，而且在碰到礦壁、頂?shù)装宓炔课徊黄秸那闆r下，有導(dǎo)致設(shè)備斷裂的危險，因此是一種不常用的頂板控制技術(shù)。

5.2 頂板支護(hù)和加固技術(shù)

在工作面經(jīng)過斷層面時，若斷層面頂板破碎程度嚴(yán)重，則可以采取頂板支護(hù)的方式進(jìn)行處理，對此可以在破碎嚴(yán)重的位置打入鋼釘來加強支護(hù)強度，同時要保障每一根鋼釘打入的位置都是與頂板垂直的，鋼釘之間的距離以及打入長度都需要根據(jù)實際情況確定。除此之外，完成打鋼釘提升支護(hù)強度操作后，還可以在破碎嚴(yán)重的頂板處打注漿孔，通過注漿的方式來進(jìn)行加固，本次研究對象注漿孔的間距為2m、孔深5m。打完孔后就可以將配比好的混合液注入，混合液一般由催化劑與聚雅胺膠脂組成，當(dāng)混合液凝固后就可以正常作業(yè)了。

5.3 頂、幫的控制技術(shù)

在綜采工作面經(jīng)過斷層時，若頂板的破碎段不夠連續(xù)，則可以先挪移頂板支架，當(dāng)移架完成后則可以在破碎段進(jìn)行工字鋼梁控制，若不能使用該方式，則可以采用架棚的方式來處理支架，首先在頂板破碎部位掏梁窩，其次插入工字鋼梁并以錨索固定住，最后每隔一段距離鋪設(shè)一根工字鋼梁，將所有破碎段都穩(wěn)定后再進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。若斷層面面積特別廣泛，則可以使用單體柱對破碎段進(jìn)行支護(hù)，同時在破碎段掛網(wǎng)，輔以木塊將之與礦壁進(jìn)行固定[7]。

總而言之，對于礦井綜采工作來說，過斷層面技術(shù)安全性是否充足是非常關(guān)鍵的，只有保障了安全通過斷層才能避免發(fā)生安全事故，正因如此，相關(guān)工作者必須在實際工作中提升過斷層安全技術(shù)的應(yīng)用，同時還要根據(jù)實際的開采情況，對安全技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和提升，從而實現(xiàn)最佳效果的過斷層處理，保障斷層結(jié)構(gòu)以及綜采作業(yè)的安全可靠。