綜采工作面安全高效過斷層的技術研究與應用

陳佳開灤集團東歡坨礦業分公司

綜采工作面安全高效過斷層的技術研究與應用

陳佳
開灤集團東歡坨礦業分公司

摘要：當工作面遇見落差較大的斷層時，會嚴重影響采煤工作面的安全生產和經濟效益。本文對斷層帶附近區域煤巖的破壞狀況進行了詳細的分析，提出了綜采工作面硬過斷層時帶來的技術難題。通過開灤東歡坨礦3093綜采工作面工程實際，采用多種工作面安全過斷層的具體技術措施，對類似構造煤層的開采具有參考價值。

關鍵詞：綜采工作面；過斷層；頂板控制

斷層是構造運動中廣泛發育的構造形態。它大小不一、規模不等，小的不足一米，大到數百、上千千米，是煤礦綜采工作面常見的地質構造形態，斷層給采煤工作面安全生產帶來了極大的影響，尤其是大傾角工作面突遇落差較大斷層，為確保施工安全,不得已常常采取工作面搬家、重新開切眼或局部補眼,,致使回采率降低、采掘接替失調,造成噸煤成本增加、降低了生產效益。為此，在含斷層構造較多的礦區研究工作面安全過斷層方法與技術顯得尤為重要，采取措施使綜采工作面快速、安全通過斷層，是綜采工作面高產高效必須解決的問題之一。

1　斷層帶區域煤巖基本問題研究

在地殼運動中產生強大的壓力和張力，超過巖層本身的強度對巖石產生破壞作用時，導致巖層斷裂錯位，從而形成了斷層。斷層兩盤相對運動，相互擠壓，使附近的巖石破碎，形成與斷層面大致平行的破碎帶，斷層破碎帶的寬度有大有小，小者僅幾厘米，大者達數公里，甚至更寬，與斷層的規模和力學性質有關。

一般頂板巖層的強度大于煤層的強度，在同樣大小力的作用下，煤巖破碎后，煤的粉末多于頂板巖石的粉末，即煤的破碎程度比巖石的嚴重。在斷層的破碎帶內，煤的破壞程度較巖層嚴重，塊度小。當回采工作面通過斷層時，與保留巖頂相比，保留煤頂要困難得多。

2　現場工程應用

2.1工程地質概況

開灤東歡坨礦3093工作面位于-690水平中央下段采區南翼9煤層。平均傾角為20°,在距離工作面中間眼535m處有一落差達3.2m的正斷層,受該斷層的影響,工作面50#架以下段坡度達35°以上。工作面采用MG200/500-AWD型電牽引采煤機，ZY4800-13/32型液壓支架及SGZ730/400型中雙鏈刮板輸送機完成煤的“破、裝、運及頂板的支護和采空區的處理”。其工作面煤層剖面圖1所示：

圖1　工作面煤層剖面圖

2.2過3093—1斷層的主要技術措施研究

3093—1斷層為一斜交正斷層，造成工作面50組至機尾段基本全巖。工作面采用直接推進通過，可以節省用于倒面掘進準備巷道和支架回撤的準備費用,同時緩解了礦井的產量任務壓力。但是，受該斷層的影響,工作面將進入斷層下盤的巖石中,工作面破矸范圍大,對設備的磨損嚴重，為此必須采取有效措施進行處理。

2.2.1斷層處破巖技術措施

斷層處巖石破落常用兩種方法：采煤機直接截割和打眼放炮。采用何種方法取決于斷層落差和巖石硬度。如工作面斷層落差較大，巖石硬度大，普氏系數大于4，上盤頂板下扎，下盤頂煤上翻，采煤機無法通過時，應采取措施挑頂或破底，確保采煤機順利通過。可以采取放炮方式挑頂或破底，炮眼布置方式根據現場矸石硬度而定，可布置單排眼，也可布置三花眼，一次裝藥一次起爆，每次放炮不超過15架支架，以防止壓死運輸機。放炮時，采煤機放在放炮區域以外，盡量放在放炮地點的機尾側，以利于出矸；當斷層落差小，巖石硬度小，普氏系數小于4時，可用采煤機直接截割，采煤機割巖速度要慢。

2.2.2頂板控制

過斷層期間，斷層影響帶頂板破碎煤頂不易控制，容易發生冒頂事故，為此要特別加強對此范圍的頂板控制，控制此范圍頂板的方法主要是：

(1)降低采高。易冒頂范圍的采高降低到剛剛能夠通過機組的2.3m左右。

(2)人工做好超前支護，提前控制好頂板。

(3)采面鋪設金屬網，斷層面附近鋪設雙層金屬網。

(4)保證工作面“三直一平”,避免因工作面不平直而造成支架的擠架、咬架和倒架現象。

(5)合理控制采高,防止支架空頂；減少截深縮短梁端距，同時采煤機過后3m之內及時移架。

(6)斷層帶附近頂板破碎,要求采煤機后滾筒割煤后,立即移架,并打出護幫板,護住煤壁,防止架前流矸冒頂。

(7)所有支架必須達到初撐力,確保斷層附近支架對頂板的有效支護。

(8)采用帶壓擦頂超前移架方式移架,有效控制好頂板。

3　結語

綜采工作面安全過斷層,減少了綜采安裝、搬家倒面的次數,避免了時間和設備的浪費，緩和了采掘接替矛盾；有效提高了工作面采出效率和回采效率，降低了煤炭開采成本，從真正意義上實現了高產高效。

參考文獻：

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