炮采工作面過落差大于采高斷層的實踐

徐傳軍 陳連勝

摘 要：文章介紹了龍礦集團洼里煤礦在施工11206面回采過程中，根據不同落差的斷層，采取加強爆破管理、背頂管理、頂板破碎嚴重地段進行超前開茬處理、調面減少每刀揭露斷層帶的長度、超前打錨桿護頂等措施，控制好頂板，取得了較好的經濟效益。對該礦今后工作面過類似的斷層提供了經驗。

關鍵詞：炮采工作面；落差大于采高斷層；實踐

1 概述

洼里煤礦現開采水平為-250水平，開采煤層為煤1，煤層采高2m，地質條件復雜，在生產實際中，摸索出一套炮采工作面過斷層的管理經驗和技術措施。文章以11206面過落差3m斷層為例進行說明。

2 過斷層方案設計

2.1 工作面基本情況

回采的11206工作面斷層發育，地質條件復雜，兩巷共揭露斷層28條，落差2m以上的斷層4條，落差3m的斷層2條。其中f11斷層為正斷層，走向75°，傾向105°，傾角80°，落差3m，方位角15°，與工作面夾角15°，根據兩巷揭露斷層情況看，走向影響了整個工作面，即120m。

11206工作面煤層平均厚度2m，傾角平均7°，采用傾斜長壁炮采工藝，采高2m，全部垮落法管理頂板。

2.2 過斷層參數的確定

正常情況下，回采全煤，即工作面沿煤1頂底板施工，過斷層時，需改變推進坡度，破煤1頂板或底板推進。回采沿提前確定推進坡度及過斷層的推進長度等參數，也是炮采工作面采用平推硬過斷層的成熟經驗。

確定推進坡度的主要依據是斷層產狀，煤層條件和設備性能。

提前過斷層距離x：

在三角形ABC和三角形ABD中，

AC=h，AD=AB*sin（β-α）

過斷層長度

X=EF/sin（v-α）=AD/sin（v-α）=AC/sinβ*sin（β-α）/sin（v-α）

沿煤層頂板施工長度與沿煤層底板施工長度相同，即為X/2。

每循環工作面內斷層向端頭方向的延伸量L

L=b*ctgφ

過斷層期間工作面采高不變，考慮到支架的工況與合理的受力狀態，計算參數分別選取如下：

h-斷層落差，取3m。v-工作面過斷層時推進坡度，取15°。β-斷層傾角。α-過斷層段煤層傾角。b-每刀進尺，即絞接梁長度，取1.2m。φ-工作面與斷煤線夾角，為15°。

根據上述公式和參數，計算過斷層段有關參數為：過斷層段總長度為：20m，過斷層時沿煤層頂、底板正常施工段的距離均為10m，每循環斷層向溜頭方向的延伸量為4.5m（即工作面揭露斷層滑面范圍）。

2.3 確定施工層位，驗證上述參數的可行性

根據洼里煤礦生產實踐，在煤1上方5m處有一層巖層為煤上1，厚3m左右，根據巷道掘進施工時的經驗，這部分巖層極軟弱易冒落，當工作面頂板距這一層位3.5m以上時，一般情況下，頂板不會隨煤層的爆破而冒落，當揭露的巖層距這一層位少于3.5m時，由于受震動等影響，煤上1連同下面的巖層往往會一同冒落，冒落高度一般在2-3m，所以這是確定留底煤厚度，即確定過斷層坡度的一項重要指標。

3 頂板管理措施

過斷層段，工作面礦壓顯現較明顯，頂板較破碎，需加強頂板管理，保證安全生產。

3.1 一般措施

3.1.1 加強爆破管理

工作面受斷層影響地段，打眼時要根據現場情況合理選擇爆破參數。采取密打眼、少裝藥的方法：炮眼間距控制在0.8-1.0m，頂眼裝藥量不超過225g，封足炮泥。爆破時要一次起爆一聯炮。必要時單聯起爆，以防止出現掉頂現象。

3.1.2 加強背頂質量

要使用半圓木、背板接實頂、連好棚。在過斷層前期，留底煤施工，頂板條件較好，這時要求支柱穿鐵鞋以解決好支架鉆底問題，在過斷層作業中期，頂板揭露斷層面，頂板極破碎，要加密半圓木背頂，每隔兩架棚套支一根長2.6m的π型鋼，π型鋼要前串至煤壁，使用半圓木、背板將頂板背嚴、背實，連好棚，每根π型鋼要保證至少支設兩棵支柱。

工作面過斷層期間，空排用背板打木垛接實頂板，加強支護。

3.1.3 加強封幫質量

凡片幫嚴重地段超前掛梁支柱和前串π型鋼，控制好頂板。貼幫柱要加密，隔一打一；頂板破碎嚴重，必須全部打齊貼幫柱。

3.2 特殊措施

3.2.1 頂板破碎嚴重地段，必須進行超前開茬處理。

開茬的具體方法是：

首先每隔兩架棚套支一根長2.0-2.6m的Л型鋼梁，要將每根Л型鋼及時前串至煤壁，用半圓木、背板將頂板背嚴、背實。然后采取超前開茬進行處理，由溜頭方向向溜尾進行，每次開茬寬度不超過兩路棚。要先起爆頂眼，每次起爆后必須及時掛梁或前串Л型鋼梁進行背頂，控制好頂板后再起爆腰眼和底眼處理底部煤巖。

3.2.2 采取調面措施，減少每刀揭露斷層帶的長度

正常情況下，切眼是垂直兩巷的，工作面平行向前推進并和兩巷一直保持這種垂直關系。為減少每刀揭露斷層帶的長度，可人為增加工作面與斷層走向的交角，當工作面與斷層走向垂直時，每刀揭露斷層提長度最短，但通過斷層需要的時間最長。要根據實踐經驗，使兩者交角達到最優值。

調面時一般采用溜尾加楔法調轉工作面，使工作面達到與運輸巷垂直后向外平推。

調面應注意的問題：一是調面過程加大支護強度。二是調面過程采取調梁處理。

3.2.3 超前打錨桿護頂

打錨桿的作用是防止破碎帶冒落。錨桿布置在支柱間，一般與頂板夾角45，錨桿長度1.8m，能對即將推進的前方1.2m左右的頂板預先加固。

4 經濟效益與社會效益

4.1 經濟效益

經濟效益主要是比較重開切眼費用與硬過斷層費用及過斷層時產生的出矸量對煤質的影響。經比較分析，調面時需投入大量的木材，初步分析，二者投入基本相等，由于在運輸巷施工了煤矸分流系統，工作面煤矸分流效果較好，對煤質影響不大。但硬過斷層多回收儲量近6000噸，產生效益30多萬元。

4.2 社會效益

在11206工作面回采前，工作面過斷層落差最大不超過2m，當斷層超過2m以上是，以往采取的措施一般是重開切眼，或施工補充巷道繞過過斷層，這次成功過3m以上斷層，是對以往過小斷層的總結和升華，對礦今后工作面過類似的斷層提供了經驗。

作者簡介：徐傳軍（1973，1-），男，大專學歷，本科在讀，助理工程師。

陳連勝（1969，4-），男，大專學歷，本科在讀，助理工程師。