工作面過(guò)斷層技術(shù)研究

崔存海

摘要：本文系統(tǒng)分析了現(xiàn)階段采煤工作面過(guò)斷層方法和采煤工作面過(guò)斷層期間頂板控制技術(shù)。基于此發(fā)現(xiàn)，采煤工作面過(guò)斷層技術(shù)的研究大都是針對(duì)在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、巖石力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)、相似模擬實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值模擬等方面的研究，取得了許多有價(jià)值的成果，但涉及采煤工作面過(guò)斷層方法的革新很少。

關(guān)鍵詞：工作面；過(guò)斷層；頂板

1 采煤工作面過(guò)斷層方法

采煤工作面過(guò)斷層的常規(guī)方法有跳采法、改變割煤高度、硬過(guò)平推以及化學(xué)加固法等。煤礦中的斷層是指，煤巖體或巖層破裂后其斷裂兩側(cè)的巖層（巖體）有顯著位移落差（斷裂構(gòu)造）。過(guò)斷層的難易程度與其自身的落差高度和傾角，以及煤層的硬度、煤厚、頂?shù)装鍘r性等諸多因素息息相關(guān)。目前，過(guò)斷層方法主要有以下幾種[1]：

（1）調(diào)整割煤高度法。通過(guò)調(diào)整割煤高度來(lái)通過(guò)斷層，實(shí)際操作中采取留頂煤或底煤方法過(guò)斷層。通過(guò)斷層后逐步見(jiàn)頂見(jiàn)底開(kāi)采，恢復(fù)原采高。此方適用條件是斷層落差較小，且斷層上下盤接觸之間煤層的厚度大于或等于液壓支架的下限通過(guò)高度。

（2）割頂法或起底法。割頂法就是通過(guò)切割斷層上盤的巖體的方法，使得工作面通過(guò)斷層。即，沿著工作面推進(jìn)的方向，過(guò)斷層前的工作面直接底板低于過(guò)斷層后的工作面直接底板時(shí)適宜采取割頂法。該方法適用的地質(zhì)條件為，當(dāng)采掘面煤壁松軟易片幫，頂板巖石不堅(jiān)硬而底板巖石不易切割，以及采掘面的斷層落差不大。當(dāng)沿工作面推進(jìn)方向，過(guò)斷層前工作面直接底板高于過(guò)斷層后的工作面直接底板時(shí)采取挑頂法或起底法過(guò)斷層均可。

（3）留垛跳采。即在斷層的地方設(shè)置垛，以重新打巷的方式過(guò)斷層。當(dāng)斷層位于在采掘面兩端時(shí)，可沿煤層通過(guò)正常段與斷層方位平行開(kāi)掘一條全煤巷道與材料巷或運(yùn)輸巷貫通，工作面縮面回采躲過(guò)斷層，隨推進(jìn)開(kāi)采隨接長(zhǎng)工作面的溜子。當(dāng)斷層位于采掘面的中間時(shí)，可先在斷層處留垛，然后采用跳采方式先過(guò)斷層，隨后開(kāi)通工作面，確保兩巷連通。如果采掘面的傾向斷層落差較大，可先打切眼，然后跳過(guò)斷層。

（4）預(yù)掘巷過(guò)斷層法。目前，預(yù)掘巷過(guò)斷層方法的研究大都是預(yù)掘巷間不留設(shè)巖柱，預(yù)掘巷間留設(shè)巖柱法過(guò)斷層鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。張東升等提出了預(yù)掘巷過(guò)斷層及其矸石井下處理技術(shù)，即在回采前，先采掘出斷層中全部巖石，與此同時(shí)支護(hù)采掘出的巷道，這樣采掘面通過(guò)此巷道，直接過(guò)斷層。因此，當(dāng)采掘面推進(jìn)到斷層位置時(shí)，過(guò)斷層就變成了過(guò)空巷。總的來(lái)說(shuō)，工作面所采用的刮板輸送機(jī)和采煤（掘進(jìn)）機(jī)等設(shè)備仰角（俯角）小于19°時(shí)就能夠順利通過(guò)。此方法的優(yōu)點(diǎn)是斷層附近的巖石已經(jīng)預(yù)先處理，工作面通過(guò)時(shí)速度較快，且采煤機(jī)不截割巖石。存在的問(wèn)題：一是通風(fēng)管理困難，既要保證工作面通風(fēng)而且要使巖巷有一定的風(fēng)量稀釋瓦斯；二是巖巷的頂板管理有一定困難，因?yàn)閿鄬訋r石多數(shù)較破碎，而且受到工作面超前支承壓力的影響，進(jìn)行支護(hù)的難度較大。王曄提出了預(yù)掘爆破巷法過(guò)斷層技術(shù)，即采取在采煤工作面運(yùn)輸順槽，隨后在巷道的兩幫堅(jiān)硬圍巖打眼放炮，強(qiáng)制松動(dòng)爆破，對(duì)影響采掘面推進(jìn)的圍巖預(yù)先處理，消除了堅(jiān)硬底板巖石對(duì)工作面正常推進(jìn)的影響。韋良文等基于關(guān)鍵層理論，分析了斷層預(yù)掘巷技術(shù)的可行性，并對(duì)其支護(hù)參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬優(yōu)化分析，同時(shí)考慮工作面預(yù)掘巷受采動(dòng)影響的作用，確定出了工作面預(yù)掘巷合理的支護(hù)參數(shù)。

2 采煤工作面過(guò)斷層期間頂板控制技術(shù)

工作面過(guò)斷層期間，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，無(wú)法完全掌握。要是處理不好，就會(huì)導(dǎo)致無(wú)法完全接頂。頂板在支架上方因產(chǎn)生離層而破壞破碎，導(dǎo)致支架不能有效支撐，如若不及時(shí)維護(hù)，將會(huì)導(dǎo)致冒頂?shù)仁鹿剩绕涫菙鄬佑绊懛秶鷥?nèi)的支架正在推移刮板機(jī)時(shí)，會(huì)形成集中應(yīng)力，對(duì)采掘面的安全回采影響非常大。下面介紹幾種常用的采掘面過(guò)斷層期間頂板和易片幫煤壁的控制技術(shù)[2]。

（1）現(xiàn)階段，常用的頂支護(hù)板控制技術(shù)可分為及時(shí)支護(hù)、超前移架和帶壓擦頂移架：①及時(shí)支護(hù)的技術(shù)方案先后順序?yàn)椋紫仍诓擅簷C(jī)割煤后先移架，然后再移刮板機(jī)，移架后要及時(shí)開(kāi)啟護(hù)幫板，防止采掘面煤壁片幫。②超前移架的技術(shù)方案先后順序?yàn)椋?dāng)采掘面最高片幫的高度超過(guò)0.8m以上時(shí)，要超前采煤機(jī)才能移架，及時(shí)支護(hù)懸浮的頂板，此時(shí)要小心采煤機(jī)割碰支架的頂梁。③帶壓擦頂移架的技術(shù)方案先后順序?yàn)椋萍軙r(shí)要注意降柱高度，確保其具有一定支撐力，讓支架的頂梁貼著上方直接頂前移。現(xiàn)場(chǎng)移架中不能強(qiáng)行移架防止支架遭到破壞。

（2）現(xiàn)行的封頂封幫控制方法主要有平行工作面挑梁護(hù)頂和垂直煤壁架棚兩種方法，適用條件和具體操作方法分別如下：①平行工作面挑梁護(hù)頂適用條件是，采煤后新裸漏出來(lái)的上覆頂板短期沒(méi)有發(fā)生冒落，但是在移架后則可能冒落，可采用該措施。其具體做法為，先將頂板較為完整處的支架移架，與此同時(shí)，在前梁上方，沿平行煤壁的方向布置木板梁。由木板梁先支撐附近較為破碎的頂板，隨后將頂板破碎處的支架移架。當(dāng)頂板破碎非常嚴(yán)重且容易冒落時(shí)，可以在其上方布置錨網(wǎng)和木垛等支護(hù)材料。②垂直煤壁架棚護(hù)頂適用條件是，當(dāng)采掘面上方得頂板隨向前推進(jìn)而冒落時(shí)，且冒落面積非常大時(shí)，用平行工作面挑梁護(hù)頂法是不能及時(shí)支護(hù)的。遇到這種條件下，可以在相鄰的兩支架之間超前布置垂直煤壁的鋼軌（木板梁）進(jìn)行支護(hù)頂板，鋼軌（或木梁）可用鋼絲繩（或錨鏈）捆住支架的頂梁，支架的前端護(hù)住煤壁。當(dāng)移支架時(shí)，可用鋼軌（或木梁）使懸露的頂板與采掘完的空間相隔離，從而有效控制破碎頂板漏石，避免造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

（3）注漿加固破碎頂板[3]。當(dāng)采掘面巷道遇到斷層散碎帶時(shí)，利用注漿材料將將散碎帶的破碎巖石膠結(jié)起來(lái)，使破碎頂板加固堅(jiān)硬成為整體。可很好加固采掘面圍巖的松散帶，提高圍巖的承載力，從而防治頂板垮落。

3 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了現(xiàn)行主要的采煤工作面過(guò)斷層方法和采煤工作面過(guò)斷層期間頂板控制技術(shù)，并指出這些方法的適用條件和具體的操作技術(shù)，為采掘面安全回采提供現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)和理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張志忠.綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)研究[J].山東煤炭科技，2015（9）：4950.

[2]王建波.綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)研究與探討[J].科技信息，2009（31）：800.

[3]楊文斌.大采高工作面過(guò)斷層技術(shù)[J].煤炭工程，2010，1（8）：3941.