曹莊煤礦綜采工作面過斷層的實踐與探索

史書杰

摘 要：通過采煤工作面推進中所揭露斷層這一地質(zhì)構(gòu)造，總結(jié)分析我國現(xiàn)階段過斷層時遇到不同條件下的推過方法，在理論上探討，結(jié)合現(xiàn)場實踐進行了方法驗證，提出了過斷層的主要技術(shù)措施及其適用條件。優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，對綜采工作面過斷層技術(shù)有了指導實踐的意義。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；過斷層；實踐探索

1 -120西大巷八層外綜采工作面現(xiàn)況

1.1 斷層情況。-120西大巷八層外綜采工作面煤層傾向N27°W～N67°W，走向變化不大。煤層傾角為8°～30°，平均21°。該面地質(zhì)構(gòu)造較復雜。工作面回采范圍內(nèi)共揭露16條斷層，其中f7、f8、f9、f10為逆斷層，其余均為正斷層。f2、f4、f5、f6、f7、f13、f14、f15、f16斷層落差均大于1m，根據(jù)相鄰工作面及老巷揭露斷層資料分析，f2、f4、f7斷層將切穿本面，對本面回采影響大。斷層附近圍巖節(jié)理發(fā)育，完整性差。造成該區(qū)域煤層厚度、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最小煤厚1.0m。該區(qū)域斷層、煤厚變薄對工作面回采煤質(zhì)將產(chǎn)生較大影響。

1.2 采煤工藝。-120西大巷八層外綜采工作面采用雙滾筒采煤機割煤，本面采用MG2×160/710-AWD型雙滾筒采煤機。采煤機螺旋滾筒上（下）行割煤，往返一次進兩刀，雙向割煤。采煤機割煤、螺旋滾筒裝煤、刮板運輸機運煤、液壓支架支護頂板。當遇地質(zhì)構(gòu)造變化或一次無法將煤全部裝入輸送機時，往返一次進一刀。

2 過斷層技術(shù)措施

2.1安全技術(shù)措施。根據(jù)-120西大巷八層外綜采工作面推過斷層時面前頂板破碎現(xiàn)狀（冒落或者未冒落）、斷層不同的地質(zhì)特征（落差高度）等情況下對綜采工作面礦山壓力分布特點和不同施工工藝的特征，采取了下列安全技術(shù)措施。①當-120西大巷八層外綜采工作面面前頂?shù)装鍘r石硬度系數(shù)大于4時，我礦8層頂板巖石堅硬，所使用的采煤機破巖困難、影響采煤機的使用并且會損壞設備，此時需用打眼響震動炮的方法處理。②在頂板裂隙發(fā)育區(qū)段，及時拉超前架護頂。防止因煤層破碎誘發(fā)冒頂事故。③過斷層時，斷層處巖石采用打眼爆破法處理。下降盤打眼放頂留底煤，上升盤打眼臥底，順直工作面刮板輸送機，隨工作面推進，根據(jù)工作面煤層上翻或下翻情況，逐刀臥底或放頂起、落輸送機，將采高控制在1.5～2.3m范圍之間，當斷層落差大，支架行程超高時，斷層上升盤采用支架上方打“井”字型木垛的方法將頂板裝實確保支架初撐有力，嚴禁支架超高或支架立柱行程不足200mm。使用 2.5m板梁傾向插入支架頂梁上部，在板梁上方走向搭接方子木或板梁，使其形成“井”字型木垛（2.5m板梁傾向使用在相鄰三架頂梁上方，防止移架時木垛失穩(wěn)）。④頂板破碎時，采用擦頂移架以防松動頂板要緊跟前滾筒移架或人工操作超前移架，要帶壓移架，減少頂板的松動。我礦的-120西大巷八層外綜采工作面下半部采用ZY5000/12/24液壓支架維護頂板，移架步距600mm，保證支架初撐力不小于24MPa。工作面上半部對柱支護：對柱與對柱間距為1m，每組對柱之間支柱間距為400mm。采用見四回一控頂方式。可在支架前端搭設工型鋼或者穿長板梁并且鋪設鋼筋網(wǎng)組合的方法維護面前較為破碎的頂板，或者移架前在端面架設走向和順山棚，如果條件允許，也可以在煤壁掏梁窩，架設臨時棚梁支護頂板。

2.2 過斷層時冒頂。當-120西大巷八層外綜采工作面遇到推過斷層時發(fā)生了冒頂，煤層傾角較大時會有液壓支架被推倒的危險，或者發(fā)生壓死液壓支架和堵塞采煤工作面等生產(chǎn)事故。最常用的措施方法就是及時木料背頂，在液壓支架上面搭設木垛，要求是木垛最下面一層的木柱平行于煤壁，而且保證能夠用搭在倆個相鄰的液壓支架上面，從而保證搭設的木垛能夠與冒頂處的頂板充分接觸，能夠承載頂板壓力。還有一種方法就是在破碎處及時打設錨桿，局部打設錨索加強支護，但是這種支護措施方法對現(xiàn)場地質(zhì)及頂板冒落條件有一定的要求。近些年來，應用化學的方法加固頂板在過斷層的施工中應用也更加普遍，在一些西方的發(fā)達國家應用效果明顯，但是成本消耗、施工技術(shù)的要求較高。

2.3 過斷層時落差較大。當-120西大巷八層外綜采工作面推采時遇到斷層落差較大時，受地質(zhì)條件影響會造成工作面的起伏較大。為了使設備從一盤順利過渡到另一盤，需選擇一個合理的推進坡度，一般在距離斷層面5-15m處開始，上抬或下扎量一般每刀60-140mm，保證液壓支架上部頂梁不會互相擠壓，能夠順利推移液壓支架和采煤機的前進。推過斷層后仍需要繼續(xù)調(diào)整推進坡度，盡快恢復到正常生產(chǎn)。在地質(zhì)條件符合的條件下，最好優(yōu)先用由斷層上盤向斷層下盤推進的方法。當采用斷層下盤向上盤推進時，因為上下兩盤不同的位置，液壓支架會承擔下盤頂板的壓力和上盤頂板一部分的壓力，從而增加了液壓支架的承受負載，對液壓支架影響較大。由于壓力集中，容易發(fā)生片幫冒頂事故。當采用由斷層上盤向下盤推進時，上盤頂板的巖層壓力可以部分傳遞于下盤，液壓支架承受的負載較小，保證現(xiàn)場的安全。

3 -120西大巷八層外綜采工作面的實踐及現(xiàn)場效果

3.1 -120西大巷八層外綜采工作面在推采斷層的過程中，主要考慮斷層的地質(zhì)特征和斷層處的頂板完整程度，控制好斷層處面前頂板的完整性是過斷層的技術(shù)措施的關(guān)鍵。

3.2 -120西大巷八層外綜采工作面在推進過程中遇到了頂板破碎的狀況，及時搭設木垛背頂，保證支架的初撐力合格，及時帶壓拉架。認真分析并且對作業(yè)現(xiàn)場的實際勘測，提高人員的勞動效率，加強班組的管理、質(zhì)量管理、設備管理和矸石處理，這對正常推過斷層，減少施工工期，提高原煤產(chǎn)率有十分重要的作用。

4 結(jié)語

4.1 -120西大巷八層外綜采工作面過斷層時，如果生產(chǎn)的工作面壓力大，存在沖擊地壓發(fā)生隱患的可能，在過斷層時應該提前注意，距離斷層處40m時每推進5m就要進行礦壓觀測，可以采用鉆孔卸壓法進行卸壓，并要提前進行煤層注水 ，降低煤層的硬度。

4.2 -120西大巷八層外綜采工作面過斷層時，一般采用小于10 o—12 o的仰角或俯角進行推進工作，不宜超過16 o，否則會引起刮板輸送機和液壓支架下滑而無法推進，造成大量的煤炭滑出溜槽。在推移刮板輸送機和拉移液壓支架，需要注意液壓支架和刮板輸送機仰、俯角一致，否則將會造成推移千斤頂損壞，密封圈產(chǎn)生破損，活塞出連接槽等機械事故。

4.3 -120西大巷八層外綜采工作面過斷層時，綜采工作面要做到“兩平一直”，底板若有凹凸不平的現(xiàn)狀時，應提高面前溜子或拉架使液壓支架前移。

4.4 -120西大巷八層外綜采工作面過斷層時，需要減少采高，盡量的接近液壓支架伸縮量的下限，從而來增加液壓支架的穩(wěn)定性，保證前移時的穩(wěn)定性和較大的伸縮量，來避免出現(xiàn)的局部冒頂。

4.5 -120西大巷八層外綜采工作面遇到斷層時要從現(xiàn)場實際出發(fā)，加強維護好面前頂板、現(xiàn)場質(zhì)量管理、設備、矸石的管理，對具體煤層的特性及其圍巖的狀況，抓好班組的安全施工管理工作。保證工作面順利通過了斷層影響帶，實現(xiàn)綜放工作面快速連續(xù)過斷層。