綜采工作面過斷層采煤方法與頂板管理

楊懷玉 賈一兵 侯寬茂

摘 要：現(xiàn)如今，我國的國民經(jīng)濟在不斷的發(fā)展，社會在不斷的進步，綜采工作面在開采過程中，常受到斷層等構(gòu)造的影響。過斷層帶時，易造成支架歪斜使支架的實際支護能力降低。又由于頂板提前斷裂，頂板會發(fā)生回轉(zhuǎn)來壓，甚至出現(xiàn)壓死支架的事故。

關(guān)鍵詞：綜采工作面 過斷層 采煤方法 頂板管理

引 言

煤炭的形成條件及形成過程非常復(fù)雜，使得煤層存在極強的不穩(wěn)定性，在進行煤礦開采的過程中，綜采工作面不可避免地會遇到斷層。在斷層開展綜采工作時，采煤方法的選擇及頂板的處理方法直接影響綜采工作面的安全性，也影響了施工企業(yè)的經(jīng)濟效益。

一、斷層采煤的安全隱患

斷層主要是由于地殼的劇烈運動引發(fā)地殼斷裂而形成的一種特殊的地質(zhì)構(gòu)造。由斷層產(chǎn)生的原因可發(fā)現(xiàn)，斷層采煤的安全隱患主要體現(xiàn)在兩方面：一是工作面存在斷層使得巖層的整體性遭到破壞，工作面頂及底板自外部產(chǎn)生的壓力規(guī)律因此發(fā)生改變，導(dǎo)致頂板局部受到來自外部的壓力，加大了綜采工作面的整體外部壓力。若情況嚴重還會導(dǎo)致整個工作面遭到破壞，從而引發(fā)工作面大面積冒頂事故；二是工作面若存在斷層，煤層當中的各種水流、有毒氣體、有害氣體等就可通過斷層的斷裂帶滲入至通道或是儲藏倉庫，導(dǎo)致工作面出現(xiàn)突發(fā)性水災(zāi)或是瓦斯事故。

二、綜采工作面過斷層采煤方法

（一）挑頂起底

通過使用采煤機挑頂或臥底的方式對圍巖進行強行截割通過斷層，當工作面推進方向過斷層前直接底板與過斷層后工作面直接底板相比較較小時，適合采用挑頂法，反之則兩種方法均可。當斷層上下盤之間煤層厚度小于或等于液壓支架通過的下限高度時可采取挑頂起底法。當綜采工作面圍巖松軟時可直接挑頂起底，通常將高度控制在0.15m內(nèi)，防止機組負荷增加，破壞工作設(shè)備。當圍巖比較堅硬，使用采煤機難以截割時，可根據(jù)實際情況采取放炮挑頂起底方式對斷層預(yù)先處理。

（二）工作面支柱處冒頂

采用措施交接頂梁和整體式支架，提高支架的初撐力，將金屬網(wǎng)先放置底板在進行初次放頂，開采下層煤時，采用內(nèi)錯式布置開切眼。加強頂板管理：綜采工作面煤壁直，刮板輸送機和支架直。液壓支架必須接頂。工作面上下出口要特殊支護。提高支柱的初撐力：使用木支柱支護時，必須打緊、打嚴、打靠，架設(shè)親口棚時打緊木楔。掘破壞，使巷道空間變小，甚至出現(xiàn)冒頂。有時還應(yīng)采取剎頂?shù)霓k法。

（三）跳采

采用留垛的方式對斷層處重新打巷通過斷層。當斷層處于綜采工作面兩端時，可在綜采工作面的正常煤層段與斷層處開掘一條平行的材料巷道以及全煤巷道，回采時躲過斷層，逐漸接長工作面溜子，直至正常；當斷層出現(xiàn)在綜采工作面的中間位置，可采用在斷層處留垛的方式通過斷層，之后將綜采工作面打通，使兩個巷道貫通。

三、頂板管理的有效策略

綜采工作面作業(yè)中提高對頂板的施工管理水平，對保證開采環(huán)境的安全性意義重大。先要科學(xué)制定綜采區(qū)的巷道布置方案、確定好開采的程序、采用適宜的支護方式、采用高效的管理方法，并根據(jù)綜采工作面的特點和工藝特征，選擇管理的具體步驟。在風(fēng)機兩巷支護與超前上下端頭的支護時，支柱的設(shè)計要采用“先支后回”的方式，不能將支護結(jié)構(gòu)提前拆除，對已經(jīng)出現(xiàn)損壞的支柱要及時更換，防止對綜采工作面造成安全威脅。與煤壁相鄰的冒頂處，要根據(jù)工況特點選取最為恰當?shù)闹ёo方式。有時要依據(jù)底板巖層的性質(zhì)，來判斷使用正懸臂交接頂梁還是倒懸臂交接頂梁作為支撐結(jié)構(gòu)。爆破時注意控制裝藥量，防止將施工設(shè)備損傷，在上下端的出口位置要增加支護結(jié)構(gòu)，選用木垛支護的方式，運用邁步臺棚提升支護的側(cè)應(yīng)力。針對放頂線附近的部分冒頂位置，使用科學(xué)的回柱方式，即先支后回，順序是自上向下、從里至外。將支柱和回柱之間的距離設(shè)定在15米以上，于擋頭位置打上穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的隔離柱。拆除支柱后若頂板的壓力很大，則不能強行回柱，需在拆除支柱的近旁打好臨時支護，再進行回柱，回柱后拆除臨時支護。當直接頂板的巖層為大塊時，回柱產(chǎn)生冒頂現(xiàn)象，要先切頂，強制放頂，若巖層中大塊的尺寸超過了頂板的步距，容易導(dǎo)致采掘支架不穩(wěn)定，從而發(fā)生冒頂事故，所以要適當加大控頂距離，或者使用倒懸壁交接頂梁進行施工。綜采工作面的地質(zhì)條件差異也是造成局部冒頂?shù)脑颉Ｔ趯\輸巷道和通風(fēng)巷道施工時，為了防止對復(fù)合頂板的損壞，使用偽頂傾斜的方式，可以最大限度加強阻力。對采高和控頂?shù)木嚯x要依據(jù)標準來定，煤層較厚的采掘作業(yè)，首幅的采高要控制在2米之內(nèi)，其余的要控制在2.4米之內(nèi)，末幅的高度不能大于2.2米。控頂距離開幫工作面的距離不能超過5.5米，開采工作面的距離小于或等于4.5米，最小距離為1.5米。開采過程中采用穩(wěn)定的支架結(jié)構(gòu)提高支護的力度，例如可以使用棚支護、樹脂錨桿支護、交接頂梁十字交叉法支護等，以確保采掘環(huán)境的穩(wěn)固性，為施工人員提供安全的作業(yè)環(huán)境。綜采工作面支柱處發(fā)生冒頂問題，為增強支架的初撐力，適宜使用整體式支架，或交接頂梁，實行初次放頂之前，要先設(shè)置好金屬網(wǎng)，對下層煤進行采掘時，開切眼的布置方法采用內(nèi)錯式。在綜采工作面上下的出口處加固支護，使用木支護結(jié)構(gòu)一定要打緊、打嚴，以提高頂板的管理水平。

結(jié) 語

綜采工作面過斷層是由煤層厚度、斷層差、采煤機組設(shè)備最小工作高度、綜采工作面推進方向、斷層處圍巖硬度及煤層傾角等因素決定，斷層地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，會對煤礦企業(yè)開采生產(chǎn)進度產(chǎn)生嚴重影響，甚至關(guān)系到煤礦生產(chǎn)工作的安全性。因此，在煤礦開采工作中需要選取適當?shù)倪^斷層方法及措施，加強頂板管理工作，提高綜采工作的安全性。

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