綜采工作面過斷層的應(yīng)用實(shí)踐

張成陽(山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)有限公司，山西 河曲 036500)

1 概況

1.1 礦井概況

山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)有限公司井田位于山西省河曲縣東南方向，井田南北長4.111 km，東南寬2.860 km，井田面積10.622 7 km2. 批準(zhǔn)開采8#～14#煤層，其中可采有10-1#、10-2#、11#、13#煤層，其余為不可采煤層。原設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模1.2 M萬t/a，提能后變更為2.4 M萬t/a. 開采深度：1 100～780 m標(biāo)高。井田內(nèi)10-1#、11#、13#煤層自燃傾向性均為自燃煤層，自燃等級為Ⅱ。現(xiàn)采煤層為10-2#煤層，采煤方法為長壁一次采全高。

1.2 工作面概況

該綜采工作面是磁窯溝煤業(yè)井田內(nèi)二盤區(qū)第二個(gè)回采工作面，工作面推進(jìn)長度1 616 m，寬180 m，采高平均4.6 m，工作面可采儲量為180.6萬t. 10201切眼距膠運(yùn)順槽50 m處，有一條斷距為13 m的斷層，10201回風(fēng)順槽1 435 m處有一條斷距為3.6 m的斷層，根據(jù)斷層走向與后期鉆探驗(yàn)證判斷為同一條斷層，斷距由13 m降至3.6 m，斷層影響長度約為375 m. 由于斷層斷距較大，導(dǎo)致工作面中部出現(xiàn)平均長度約50 m范圍大面積矸石，同時(shí)切眼兩端頭落差20.51 m，工作面最大坡度為16°15′56″，給工作面回采帶來了極大困難。

工作面平面布置圖，見圖1.工作面切眼剖面示意圖見圖2.

2 過斷層具體實(shí)施方案

2.1 工作面調(diào)斜處理

1) 因該工作面兩順槽高差較大，為防止工作面初采期間運(yùn)輸機(jī)向機(jī)頭方向上竄至煤幫影響推進(jìn)，故在工作面切眼掘進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)對切眼進(jìn)行了調(diào)斜處理，根據(jù)以前實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)工作面膠運(yùn)順槽側(cè)超前回風(fēng)順槽側(cè)5 m.

2) 回采期間保證機(jī)頭超前，超前距離根據(jù)回采經(jīng)驗(yàn)控制在5～8 m，通過工作面回采時(shí)實(shí)踐效果較好，有效地控制了工作面運(yùn)輸機(jī)上竄下移，保證了兩順槽的安全出口暢通。

2.2 回采工藝調(diào)整

1) 考慮到該綜采工作面膠運(yùn)順槽側(cè)低，回風(fēng)順槽側(cè)高，故割煤工藝在初采過斷層期間調(diào)整為由機(jī)尾向機(jī)頭方向單向割煤，即：始終堅(jiān)持在機(jī)頭側(cè)進(jìn)刀，向機(jī)尾方向割煤，割通后，跑空刀返回機(jī)頭進(jìn)刀再次割煤，往返一次割一刀煤。回采期間可有效利用采煤機(jī)機(jī)身上的破碎機(jī)，對構(gòu)造區(qū)域割下的大塊矸石進(jìn)行破碎，防止了大塊矸石堵住機(jī)頭運(yùn)輸進(jìn)料口影響工作面快速推進(jìn)。

2) 由于兩順槽高差較大，回風(fēng)順槽側(cè)高，膠運(yùn)順槽低，原煤向下運(yùn)輸，采煤機(jī)割煤產(chǎn)生的阻力和采煤機(jī)牽引等綜合作用力會使溜子在推移過程中向下滑移，所產(chǎn)生的滑移量會帶動液壓支架向下偏斜。當(dāng)偏斜后的支架推溜桿繼續(xù)順著偏斜方向推溜時(shí)，推溜力在偏斜方向上的分力又增大了溜子下滑力，加大了溜子的下滑量，移架時(shí)造成支架繼續(xù)偏斜，反復(fù)多次，就造成了支架和溜子的下滑，導(dǎo)致機(jī)頭安全出口不暢通。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，采取堅(jiān)持由機(jī)頭向機(jī)尾方向順序推溜，實(shí)踐證明能夠有效防止工作面運(yùn)輸機(jī)向機(jī)頭方向下竄，保證安全出口暢通。

圖1 工作面平面布置圖

注：圖中黑色區(qū)域?yàn)槊海咨珔^(qū)域?yàn)轫肥瑑身槻鄹卟顬?0.51 m圖2 工作面切眼剖面示意圖

3) 生產(chǎn)期間密切關(guān)注溜子的上竄下移(兩端頭安全出口距離)情況，當(dāng)出現(xiàn)溜子向一側(cè)竄動時(shí)應(yīng)提前采取相應(yīng)措施，即通過采取在工作面端頭加刀的方式控制工作面溜子竄動，注意加刀數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況合理調(diào)整，防止由于加刀次數(shù)過多導(dǎo)致溜子向另一方向竄動。

2.3 技術(shù)指導(dǎo)

1) 工作面層位調(diào)整期間，要求每天對工作面矸石區(qū)域進(jìn)行素描寫實(shí)，并對該斷層走向進(jìn)行分析總結(jié)，每隔兩天對工作面進(jìn)行一次剖面測量，根據(jù)測量情況及時(shí)指導(dǎo)工作面層位調(diào)整。需要注意的是，工作面調(diào)整每刀抬底或臥底量不宜過大，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，每刀調(diào)整量抬底或臥底一般不超過150 mm.

2) 10201綜采工作面在過斷層期間工作面中部出現(xiàn)了大量矸石，在10201回風(fēng)順槽每隔100 m施工1個(gè)探水孔驗(yàn)證斷層情況，根據(jù)現(xiàn)場矸石分布情況選擇合理位置進(jìn)行分倉，將工作面的矸石和煤分兩個(gè)煤倉裝運(yùn)，為煤炭銷售創(chuàng)造便利。

2.4 斷層影響區(qū)域補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

1) 該斷層在10203回風(fēng)順槽距離切眼375 m處揭露，受斷層影響現(xiàn)場10201回風(fēng)順槽頂板破碎嚴(yán)重，巷道掘進(jìn)期間頂板出現(xiàn)冒落現(xiàn)象，局部巷道超高。為防止工作面推進(jìn)至該位置時(shí)支架不能有效接頂以及超前支護(hù)單體無法支護(hù)導(dǎo)致順槽漏頂，提前在10201回風(fēng)順槽斷層影響區(qū)域頂板進(jìn)行錨索+鋼帶補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，對巷道頂板超高區(qū)域制作人工假頂，同時(shí)采用馬麗散高分子注漿材料，對破碎頂板進(jìn)行加固。實(shí)踐證明，該方法有效保證了超前支護(hù)單體的正常架設(shè)和支架回采至此處時(shí)的有效接頂。

2) 工作面回采至距離10201回風(fēng)順槽揭露斷層30 m處時(shí)，調(diào)整回風(fēng)順槽超前支護(hù)長度和間排距。超前支護(hù)長度由原來的支護(hù)長度20 m調(diào)整為25 m；單體的支護(hù)方式由原來三排布置，單體間排距1.2 m×1.5 m調(diào)整為四排布置，單體間排距為1 m×1 m，提高順槽斷層影響區(qū)域頂板的支護(hù)強(qiáng)度。

2.5 現(xiàn)場生產(chǎn)組織優(yōu)化

1) 加強(qiáng)工作面工程質(zhì)量管理，防止出現(xiàn)工作面上竄下移以及支架倒架等現(xiàn)象影響工作面正常推進(jìn)，工作面調(diào)整應(yīng)整體進(jìn)行調(diào)整，杜絕工作面內(nèi)小范圍區(qū)域大抬大臥，盡量保證工作面底板平整。

2) 10201工作面過斷層區(qū)域采取拉超前架管理，每隔10架拉出一臺超前支架作為定位架，有利于工作面整體支架調(diào)整。

3) 由于工作面矸石區(qū)域硬度大，防止煤機(jī)強(qiáng)行通過造成設(shè)備損壞，過斷層期間對工作面矸石分布區(qū)域采取放松動炮措施，降低矸石硬度，減少對設(shè)備的磨損，保證工作面能夠快速推進(jìn)。現(xiàn)場使用氣腿式鑿巖機(jī)打眼，炮眼布置根據(jù)工作面現(xiàn)場矸石分布、硬度等實(shí)際情況確定間排距、數(shù)量、炮眼深度。注意現(xiàn)場施工時(shí)應(yīng)觀察矸石紋理分布情況決定炮眼施工角度，利于提高炮眼施工進(jìn)度和爆破效果。

4) 考慮到過斷層時(shí)割矸石造成設(shè)備配件損壞，提前對綜采工作面的設(shè)備配件進(jìn)行儲備，保證了回采斷層期間配件的正常供給，同時(shí)將采煤機(jī)滾筒截齒更換為重型破巖截齒，在采煤機(jī)滾筒葉片上補(bǔ)焊專用耐磨塊，確保采煤機(jī)葉片更耐磨、更完好。

5) 過斷層期間加強(qiáng)人員配備和設(shè)備檢修力度，對重點(diǎn)檢修區(qū)域?qū)嵤┲攸c(diǎn)盯防，及時(shí)檢查設(shè)備的檢修質(zhì)量，保證各項(xiàng)檢修任務(wù)的圓滿完成，為順利通過斷層做足基礎(chǔ)工作。

3 結(jié) 語

由于此次綜采工作面過斷層斷距為H=13～3.6 m，斷距較大，斷層影響推進(jìn)距離長，且工作面兩端頭落差較大，由于初采過斷層前期準(zhǔn)備工作充分，工作面回采期間未出現(xiàn)較大問題，局部斷層影響區(qū)域頂板出現(xiàn)小范圍破碎和漏頂現(xiàn)象，在采取了相應(yīng)的措施后最終順利通過了該斷層，同時(shí)對推進(jìn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可對以后出現(xiàn)類似過斷層情況提供參考和借鑒作用。

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