煤礦井下采煤工作面過(guò)斷層技術(shù)要點(diǎn)

陳浩

（吉利百礦集團(tuán)有限公司六龍煤礦，廣西 百色 553400）

0 引言

斷層作為特殊地質(zhì)構(gòu)造，在煤礦井下開(kāi)采也經(jīng)常遇到，若工作面在過(guò)斷層時(shí)沒(méi)有采取有效的措施和支護(hù)手段，將威脅到井下開(kāi)采安全。因此，對(duì)工作面過(guò)斷層工況，應(yīng)根據(jù)工作面的實(shí)際情況，制定合理有效的過(guò)斷層措施及相應(yīng)的支護(hù)方法。

1 工作面基本情況

某工作面傾向、走向長(zhǎng)分別為1100m 和150m，煤層平均厚度為6.3m，煤層賦存情況較好，層厚無(wú)明顯變化。煤頂板以K4 粗砂巖為主，局部分布有砂質(zhì)泥巖。運(yùn)輸順槽采用矩形巷道，其掘進(jìn)寬度、高度分別為4.8m和3.1m。斷層走向、傾向分別為N10°E 和N80°W，傾角為60°，落差在3m 左右，掘進(jìn)初期只發(fā)生淋水，但斷層之前、之后一定范圍內(nèi)的頂板均較為破碎。斷層富水性探孔施工情況如表1 所示，斷層富水性探孔水樣化驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

表1 斷層富水性探孔施工情況

表2 斷層富水性探孔水樣化驗(yàn)結(jié)果

2 過(guò)斷層技術(shù)要點(diǎn)

2.1 過(guò)斷層措施

（1）在過(guò)斷層過(guò)程中應(yīng)遵循破頂不破底和護(hù)頂先護(hù)幫等基本原則，支架強(qiáng)度與剛度滿足要求，且不能超過(guò)，杜絕托頂煤回采，當(dāng)斷層處于端頭時(shí)需進(jìn)行跟巷道回采。

（2）在過(guò)斷層過(guò)程中需要以運(yùn)輸順槽坡度等實(shí)際情況為依據(jù)挑頂，在為端頭支護(hù)創(chuàng)造便利條件的同時(shí)，保證過(guò)斷層之后可以立即跟上煤層底板，同時(shí)防止挑頂破巖過(guò)多。

（3）采煤機(jī)滾筒從斷層破碎帶范圍通過(guò)后立即將前梁伸出，將支架移動(dòng)到與采煤機(jī)后滾筒相距4～6 架的位置，當(dāng)煤壁區(qū)片幫或斷面距超出相關(guān)規(guī)定時(shí)，應(yīng)在保持壓力的情況下對(duì)超前架進(jìn)行移動(dòng)。當(dāng)移架速度與采煤機(jī)的運(yùn)行速度不相符時(shí)，要對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行嚴(yán)格控制，并在必要的情況下停機(jī)，在停機(jī)以后，移架應(yīng)立即跟上[1]。

（4）采煤機(jī)的操作人員需要對(duì)采高予以嚴(yán)格控制，保證采高始終處在支架有效支護(hù)范圍之內(nèi)，防止采高過(guò)高或支架壓死，導(dǎo)致采煤機(jī)不能正常通過(guò)。

（5）斷層影響范圍內(nèi)頂板破碎必須超前移支架，頂板落差頂空部位應(yīng)使用木料連接密實(shí)，將支架頂梁升高至指定位置，并支撐牢固。

（6）做好支架日常維護(hù)工作，不允許支架自降現(xiàn)象的發(fā)生，在移架過(guò)程中應(yīng)按照規(guī)程要求操作，盡可能減少降支架帶壓移架，在必要的情況下可借助千斤頂為移架提供輔助。

（7）在過(guò)斷層的過(guò)程中，當(dāng)巖石較為堅(jiān)硬時(shí)禁止直接使用采煤機(jī)破巖，可通過(guò)放震動(dòng)炮為開(kāi)采提供輔助。

（8）當(dāng)煤層的厚度明顯變小時(shí)，應(yīng)進(jìn)行跟底坡頂回采，當(dāng)頂板巖石較為堅(jiān)硬時(shí)，禁止直接采用采煤機(jī)破頂，可通過(guò)放炮松動(dòng)為開(kāi)采提供助力。

（9）當(dāng)發(fā)生局部掉頂?shù)默F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停止運(yùn)輸機(jī)，將頂板接實(shí)以后才能繼續(xù)割煤。

（10）若斷層部位的頂板發(fā)生破碎可能產(chǎn)生冒頂，則可通過(guò)錨桿護(hù)幫逮頂，在生產(chǎn)時(shí)由于斷層構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜給正?；夭稍斐珊艽笥绊憰r(shí)，需根據(jù)具體情況采取合理有效的補(bǔ)充措施[2]。

2.2 過(guò)破碎帶措施

（1）回采時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循破頂不破底的基本原則，在支架處于最大允許采高狀態(tài)時(shí)，可以在預(yù)留底板的同時(shí)進(jìn)行破頂回采。

（2）考慮到該工作面頂板以中砂巖為主，局部容易產(chǎn)生離層冒落問(wèn)題，尤其是當(dāng)每層交角較小時(shí)，極有可能發(fā)生頂板冒落，在回采時(shí)應(yīng)及時(shí)完成帶壓移架，以保證支架自身支撐強(qiáng)度。

（3）如果工作面部分位置遇到褶曲，應(yīng)伴隨褶曲進(jìn)行頂煤回采，并適當(dāng)降低采高，將前梁與護(hù)幫板及時(shí)伸出。

（4）如果工作面部分位置遇到層理和節(jié)理相對(duì)發(fā)育的情況，應(yīng)提高支架自身支撐強(qiáng)度，遍頂?shù)装灏l(fā)生較大移近，并適當(dāng)降低采高，將前梁與護(hù)幫板及時(shí)伸出。

（5）當(dāng)發(fā)生其他情況時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際回采情況制定有效的措施。

2.3 冒頂預(yù)防與處理措施

（1）增加支架的有效支護(hù)強(qiáng)度，使支架的初始支撐力達(dá)到24MPa 以上，使泵站可提供的壓力達(dá)到30MPa以上[3]。

（2）對(duì)實(shí)際采高予以嚴(yán)格控制，一般不能超出支架自身允許采高。當(dāng)頂板破碎時(shí)，采高應(yīng)處在2.2～2.8m 范圍內(nèi)。

（3）使支架始終處在良好的支護(hù)狀態(tài)，如果發(fā)生歪斜，應(yīng)立即調(diào)整。

（4）當(dāng)煤層較為松軟時(shí)，可通過(guò)追機(jī)帶壓移架解決，端面距不能超過(guò)376mm。

（5）當(dāng)頂板較為破碎，且煤壁產(chǎn)生片幫的現(xiàn)象時(shí)應(yīng)做好超前移架，同時(shí)利用半圓木進(jìn)行撅頂，并在必要的情況設(shè)置玻璃鋼錨桿。

（6）當(dāng)頂板冒落或煤壁片幫情況較為嚴(yán)重，采用以上方法無(wú)法有效支護(hù)時(shí)，應(yīng)采取過(guò)頂?shù)姆椒ā?/p>

（7）工作人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行敲幫問(wèn)頂?shù)倪^(guò)程中，工作面存在的所有采煤機(jī)與運(yùn)輸機(jī)都應(yīng)停止運(yùn)行，并指派專(zhuān)人看管。負(fù)責(zé)敲幫問(wèn)頂?shù)墓ぷ魅藛T需手持專(zhuān)門(mén)的工具，并站在制定地點(diǎn)按照從上到下的順序逐段檢查，此時(shí)應(yīng)有專(zhuān)人對(duì)頂板情況進(jìn)行監(jiān)護(hù)[4]。

（8）在過(guò)頂?shù)倪^(guò)程中，工作人員不可從事無(wú)關(guān)操作。

（9）過(guò)頂應(yīng)從頂板相對(duì)完整的部位入手，按照從上到下的順序逐段實(shí)施。此外還要指派專(zhuān)人對(duì)頂板和煤壁實(shí)際情況進(jìn)行觀察，過(guò)頂人員要在可靠的掩護(hù)條件下進(jìn)行工作，并確保退路始終處于暢通的狀態(tài)。

2.4 支護(hù)措施

（1）在過(guò)斷層施工中應(yīng)按照相關(guān)規(guī)程提出的各項(xiàng)要求做好超前支護(hù)。

（2）支架的操作人員應(yīng)按照相關(guān)規(guī)程執(zhí)行各項(xiàng)操作。

（3）支架的內(nèi)外部都應(yīng)保持整潔，及時(shí)對(duì)雜物、浮煤和浮矸進(jìn)行清理。

（4）在移架開(kāi)始前清除所有可能對(duì)移架造成影響的障礙物，并對(duì)管路進(jìn)行檢查，防止被矸石埋壓或擠卡。

（5）在移架過(guò)程中頂梁不可下降過(guò)多，通常以150～200mm 為宜。當(dāng)頂板容易發(fā)生破碎時(shí)，可進(jìn)行擦頂帶壓移架，此時(shí)的端面距不得超過(guò)376mm。相鄰兩個(gè)支架的高度差不能超過(guò)頂梁側(cè)護(hù)板高度2/3，支架之間的空隙不能超過(guò)200mm。支架的頂梁和頂板應(yīng)保持平行，仰俯角不超過(guò)7°。將支架移成直線后，其位置偏差不能超過(guò)50mm。支架中心距離的偏差不能超過(guò)±100mm，同時(shí)支架應(yīng)與頂?shù)装灞３执怪?，歪斜度不得超過(guò)±5°。

（6）在移架的過(guò)程中速度應(yīng)盡可能快，并隨時(shí)對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整，防止歪斜，支架間的空隙不能超過(guò)200mm，移架完成后應(yīng)成一條直線[5]。

（7）移架過(guò)程中注意對(duì)管路與電纜進(jìn)行觀察和保護(hù)，避免擠壓破壞或出現(xiàn)死彎。

（8）移架人員要站在架箱內(nèi)進(jìn)行操作，不可站在底座前或兩個(gè)相鄰的支架之間，以免前架拉超導(dǎo)致傷人。移架前方與下方都不能站人，并及時(shí)將側(cè)護(hù)板伸出，避免支架間發(fā)生矸石掉落。

（9）經(jīng)常對(duì)頂板的實(shí)際情況進(jìn)行檢查，支架和頂板之間的接觸應(yīng)達(dá)到嚴(yán)密，支架自身初始支撐力應(yīng)達(dá)到24MPa 以上。

（10）支架操作結(jié)束后應(yīng)將所有手把均調(diào)整至零位。

（11）經(jīng)常對(duì)油管、接頭及支柱進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否漏液，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)應(yīng)立即檢修，如果情況較為嚴(yán)重，應(yīng)先進(jìn)行可靠的臨時(shí)支護(hù)。

（12）在處理漏液現(xiàn)象的過(guò)程中應(yīng)將操作閥調(diào)整至零位，并將高壓截止閥關(guān)閉，之后才能對(duì)液管進(jìn)行插拔，U 型銷(xiāo)不可使用鐵絲代替。

（13）在管接頭插拔與拆卸其他零部件的過(guò)程中，注意不可使用工具強(qiáng)行敲打。

（14）在對(duì)主閥和立柱進(jìn)行更換的過(guò)程中，提前做好頂板支護(hù)，并用支撐柱或木料將支架的頂梁支撐穩(wěn)固，之后即可開(kāi)始降架。在完成降架并確認(rèn)支柱沒(méi)有問(wèn)題后即可開(kāi)始拆除主閥與立柱。

（15）支架無(wú)法拉動(dòng)或升降時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查并確定原因，防止設(shè)備損壞。

（16）當(dāng)端頭支架處于運(yùn)輸機(jī)電機(jī)或減速箱旁邊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行鄰架操作，以免端頭支架發(fā)生回縮造成傷人事故。

（17）工作面不可空頂作業(yè)，接頂必須達(dá)到嚴(yán)密。

（18）對(duì)工作面的出口進(jìn)行超前維護(hù)，當(dāng)使用注漿方法時(shí)，注漿材料性能指標(biāo)應(yīng)符合表3 所示的要求。

表3 加固材料性能指標(biāo)

2.5 其他安全技術(shù)

（1）斷層面上下兩盤(pán)應(yīng)遵循不留頂煤和破碴的基本原則，使斷層面能夠平整過(guò)渡，避免支架脫開(kāi)。另外，工作面不能忽高忽低，按照相關(guān)要求采高不能超過(guò)2.3～2.8m。

（2）通過(guò)帶壓移架實(shí)現(xiàn)有效的超前支護(hù)。

（3）始終堅(jiān)持一步三調(diào)，相鄰兩個(gè)支架的錯(cuò)差不能超過(guò)頂梁側(cè)護(hù)板2/3，確保始終處在良好的支護(hù)狀態(tài)。

（4）以斷層的大小與巖石軟硬程度為依據(jù)確定適宜的施工方式。

（5）在打眼過(guò)程中要以巖層厚度為依據(jù)確定具體的炮眼布置形式。當(dāng)破巖厚度在1.5m 以?xún)?nèi)時(shí)，應(yīng)采用單排眼；當(dāng)破巖厚度在1.5～2.5m 范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用雙排眼；當(dāng)破巖厚度達(dá)到2.5m 以上時(shí)，應(yīng)采用五花眼，在頂眼裝1 卷藥，在中、底眼裝入2 卷藥，裝藥后使用專(zhuān)門(mén)的炮泥進(jìn)行封孔，封孔長(zhǎng)度需達(dá)到500mm 以上，每次起爆數(shù)量不可超出6 個(gè)。

（6）爆破開(kāi)始前做好支架各部位保護(hù)，并在前探梁的下方設(shè)置安全帶，以免爆破產(chǎn)生的飛石造成破壞。在爆破完成后需要對(duì)電纜槽與支架中存在的石塊雜物均清理干凈，同時(shí)對(duì)周?chē)?0m 之內(nèi)實(shí)施灑水降塵。

（7）當(dāng)打眼和割煤需要平行作業(yè)時(shí)，割煤機(jī)組和打眼之間的距離應(yīng)達(dá)到20m 以上，工作人員不可進(jìn)入機(jī)道范圍內(nèi)。若必須進(jìn)入機(jī)道，則需將輸送機(jī)關(guān)閉。

（8）當(dāng)需要在斷層打眼時(shí)，應(yīng)安排專(zhuān)門(mén)的人員進(jìn)行，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行操作。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，工作面過(guò)斷層是煤礦井下開(kāi)采常見(jiàn)工況，為保證工作面能夠順利過(guò)斷層，防止安全事故的發(fā)生，需要在制定合理有效的過(guò)斷層措施基礎(chǔ)上，采取合理可行的支護(hù)措施。目前該工作面已經(jīng)順利從斷層范圍內(nèi)通過(guò)，整個(gè)過(guò)程保持安全可靠，得益于以上各項(xiàng)措施及支護(hù)方法的應(yīng)用，值得類(lèi)似開(kāi)采工作面參考借鑒。