淺談綜放工作面過斷層破碎帶

左照全

(山西介休義棠瑞東煤業公司，山西 介休 032000)

斷層是影響煤礦安全生產的重要地質構造之一，它對井下工作面生產的影響具有普遍性，在工作面生產中比較常見，雖然落差較大的斷層在設計和施工中多數被處理，但回采過程中還會經常遇到許多落差較小的隱伏次生斷層。由于斷層附近煤巖體破碎，造成采煤工作面不同程度的片幫、冒頂，使采煤工作面不能按正規循環作業，從而增加了回采的難度。若處理不當，不僅嚴重影響生產，還會造成一定的安全隱患。山西介休義棠瑞東煤業100101綜放工作面推進到872 m時，遇到一落差為3.4 m正斷層(F28)，同時在工作面中部又揭露4條次生斷層，落差為1.1～1.4 m。工作面受斷層影響，煤壁片幫，頂板破碎，不但造成工作面生產被動，而且嚴重威脅著現場作業人員安全。為保證安全，經反復研究論證，確定采取直接強行推采的方法通過該斷層破碎帶。

1 工作面概況

100101工作面屬瑞東煤礦首采工作面，東臨副斜井及主、副水倉，西臨100102工作面，南臨礦井邊界保安煤柱，北臨一采區集中軌道、運輸、回風上山;所采煤層為9#+10#煤，煤層傾角為3°～9°，總厚度為4.85 m。其中，9#煤厚 1.1 m，直接頂為 6.6 m 的K2灰巖，底板(同時為10#煤的頂板)為0.8 m的泥巖;10#煤厚3.75 m，底板為泥巖。采用綜采放頂煤采煤法，采高2.6 m。工作面長度為140 m，走向推進長度960 m;煤層結構簡單，自燃傾向性為Ⅱ級，煤塵具有爆炸性。

2 過斷層方案的優化、細化

1)構造的分析評價。在科學分析回采地質資料的基礎上，須進一步查明構造分布情況，并對構造可能造成的影響作出評價，這是保證順利通過斷層破碎帶的前提條件。根據巷道掘進期間的實際揭露情況，將斷層分析清楚，如斷層位置、產狀、斷層破碎帶寬度及構造類型、斷層性質及其與其它斷層的關系、派生節理產狀、密度及充填物等，并單獨繪制平、剖面圖，推斷斷層的可能延伸方向及起始位置，列表歸類，必要時用文字說明，依此分析對回采的影響程度。

2)方案的優化選擇。斷層是巖層或巖體破裂后斷裂兩側的巖層或巖體有顯著位移的斷裂構造。綜放工作面過斷層的難易程度不僅與斷層本身的落差、傾向、傾角、位置有關，還與煤層本身的厚度、傾角、頂底板條件、斷層處的巖石硬度、綜放工作面的推進方向、生產條件(割煤高度、推進速度等)等諸多因素有關。這樣就需要針對具體條件，采取不同措施，既要尋求普遍規律，又要研究其特殊性，以此為前提制定多個方案并反復論證，通過對多個方案從經濟、技術上進行綜合分析比較，選擇技術上安全可行、經濟上合理高效的最優方案。

100101綜放工作面如果重開繞道或重開切眼對工作面設備搬遷進行回采，不僅多掘巷道丟煤較多，而且綜放面搬家既影響生產又損壞設備，很不經濟。該工作面所過斷層帶巖層為泥巖，巖性比較松軟，可用煤機截割，經綜合分析和反復論證，無論從技術上還是經濟上，采取采煤機直接強行推采的方法通過該斷層破碎帶是最優方案。

3)方案的細化。

為確保所選方案的有效性以及實施過程中的安全高效，還必須根據資料分析、現場實際、技術力量等情況，對所選方案進行細化。

a)采煤機的進刀方式、進刀具體位置、進刀角度、進刀范圍、工作面起坡點和變坡點、提臥刀的位置、提臥刀的角度、臥底挑頂量等要列表注明，同時在工作面布置圖上以架號標注提臥刀的范圍，必要時用文字說明。

b)工作面過斷層期間的過程控制和環節管理的方法和措施必須具體明確，避免疏漏。

c)充分預計可能出現的問題，并制定針對性的安全技術保障措施;對不可預見的問題，要制定應急措施。

d)過斷層過程中的安全技術措施必須全面具體，從割煤、放煤、移架、移溜、局部冒頂處理、設備和材料保障等工藝環節，要從人、機、料、法、環、安全方面做出詳細的規定要求。

e)要有強有力的組織保障措施，明確過斷層期間組織領導、現場管理等機構及其相應的職責，做到責任到人，分工明確，為實現精細嚴密的現場管理提供保證。

3 對策

1)注重過程控制，嚴格環節管理。

a)割煤:100101綜放工作面過斷層破碎帶作業過程中，采煤機司機要嚴格掌握好挑頂臥底尺寸，做到割底平整，確保運輸機良好運轉，同時根據煤層變化情況，調整工作面坡度，并控制采高不低于2.6 m，在頂板完好的50#～55#架進行中部斜切進刀，使工作面與斷層線夾角保持在25°左右，正常割煤至60#架(F28斷層處)時飄刀割煤，采煤機的速度控制在2～2.5 m/min，緩慢通過。每循環底板抬高100～120 mm，割通后清理浮煤返回至機窩處。前滾筒割底煤，后滾筒清理浮煤，追機進行及時支護，以縮短空頂時間，防止頂板漏冒。割平進刀口后降下前滾筒，前后滾筒同時割底煤，至工作面機頭割通后返回，推溜子，采煤機升起前滾筒，前滾筒割煤，后滾筒清理浮煤，至機窩50#架完成一個循環。

b)放煤:為了使支架頂梁接頂良好，能有效地支護工作面頂板和充填采空區，防止支架后滑，100101綜放工作面過構造影響帶范圍內，提前5 m不放頂煤，直到完全通過構造后才開始正常放煤。

c)移架:移架時，降架高度不得大于鄰架側護板高度的2/3，防止倒架咬架現象，相鄰兩被移支架必須升緊，對失穩支架用工作面備用單體液壓支柱進行輔助調整。

d)移溜:在工作面斷層影響區域溜子道的正上方，采用每隔一架支架在前探梁吊耳上懸掛錨鏈，用以起吊溜子，以免造成推移困難;在頂板完整無片幫地點，升降支架前梁起吊溜子，下墊木板，以保證順利推溜;在頂板破碎、片幫嚴重地點，要采用導鏈起吊。另外工作面變坡點要保證平緩，因底板不平起吊溜子后要墊平墊穩，以保證溜子平穩運轉。

2)加強斷層處頂板、煤壁管理。

過斷層期間必須保證支架的初撐力不低于24 MPa，采用隔一架移一架的方式，以及時有效支護頂板，防止斷層帶片幫冒頂。考慮斷層帶頂板較破碎，操作支架時必須帶壓移架，及時拉架和超前拉架相配合，嚴禁頻繁升降架，減少因移架對頂板造成的二次破壞。采煤機割煤、移架到位后要及時將支架二級護幫板打開并頂住煤壁。

3)加強設備檢修及現場管理工作。

專人負責綜采設備的維護和檢修，確保工作面液壓、電力、機械等各大系統處于良好運行狀態，減少機電事故率，提高機組開機率;工作面現場管理必須做到精細嚴密，規范人的作業行為，避免盲目操作或不按技術措施施工造成事故而影響工作面生產;從人、機兩方面，提高工作面推進度，有效延長工作面的周期來壓步距，降低來壓強度，減少來壓次數，將周期來壓對工作面斷層帶圍巖的破壞降至最低程度。

4)加強預測預報和現場監督檢查工作。

100101綜放工作面過斷層期間，技術人員必須跟班全程監測，及時準確地收集掌握煤巖變化和構造情況的數據及信息;及時驗證對現場問題處理措施的有效性，發現與實際不符，及時提出處理意見進行糾正，并將情況匯報有關領導和相關單位，確保管理措施的現場適應性，使工作面順利通過斷層破碎帶。

4 采用直接強行推采過斷層破碎帶的效果

100101綜放工作面采用直接強行推采過斷層破碎帶，通過落實有效的安全技術措施和嚴密的現場管理，實現了安全生產，多采出原煤1.68萬t，增加經濟效益約723萬元，同時節省了巷道掘進、綜放面設備回撤搬家等費用約79萬元，既提高了煤炭資源的采出率，又降低了成本，經濟效益較為顯著。

5 結語

綜放工作面過斷層破碎帶具有一定的安全風險，而且有多種通過方法，但只有經多方案比較，選擇技術上可行、經濟上合理的最優方案，并通過落實安全技術措施及加強現場管理，才能最大限度地降低風險，取得良好效果。

6 建議

1)需進一步加強地質預測預報工作，提高技術人員的業務技術水平。特別是工作面兩巷掘進期間，要及時收集和掌握各種構造信息，獲取現場第一手資料，科學預測和推斷對工作面回采的影響，做到資料準確、設計精確、控制嚴格。

2)做好綜放面過斷層破碎帶期間的粉塵治理。因采煤機強行截割過斷層會產生大量的巖塵，惡化工作環境，對人機危害極大。因此，在過斷層期間除綜合防塵措施到位外，適當調整工作面的風量，達到最優排塵風速，及時排出巖塵。

3)加強工作面過斷層期間的瓦斯和防滅火管理。斷層破碎帶附近或冒頂區容易積聚瓦斯，過斷層期間，必須加強該區域的瓦斯檢查監測工作，保證工作面通風系統穩定，工作面上下出口斷面符合設計要求。另外，為防止煤的自燃，必須保證注氮的穩定、可靠，確保工作面連續24 h注氮且濃度不得小于97%，并按規定時間檢驗注氮效果，嚴禁無計劃停止注氮。

4)綜放工作面過斷層破碎帶，必須針對具體條件，采取不同措施，既要尋求普遍規律，又必須研究其特殊性，需要在實踐中不斷探索和完善，使綜放面過斷層破碎帶更安全高效。

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