綜采工作面過斷層施工工藝應用

朱 峰

（山西焦煤汾西礦業集團南關煤業有限責任公司，山西 晉中 031304）

1 概述

山西焦煤汾西礦業集團南關煤業有限責任公司3205工作面位于三采區，工作面走向長度607 m，傾向長度140 m，工作面回采煤層為霍西煤田2#煤層，煤層平均厚度為2.4 m。2#煤層偽頂主要以泥巖為主，平均厚度0.3 m，直接頂主要以含砂泥巖及薄煤層為主，平均厚度為3.0 m，基本頂主要以粗砂巖為主，平均厚度為3.5 m。

3205工作面采用走向長壁后退式采煤法，綜合機械化采煤工藝，自然垮落法管理頂板。選用ZZ4000-14/32型掩護式液壓支架進行頂板支護（共計90架），MG300/700-QWD型采煤機破煤，SGZ-764/800型刮板運輸機運煤。

根據南關煤礦地測科提供資料顯示，3205工作面回采至420 m處揭露一條正斷層F7，斷層落差為2.0 m，傾角為55°，斷層從機頭處預先揭露，并沿工作面煤層延伸至機尾處，斷層與工作面成10°夾角布置。由于F7斷層落差較大，回采煤層下移，對過F7斷層回采方案進行合理選擇，采取有效的技術措施非常重要。

2 過F7斷層施工工藝及技術措施

2.1 回采方案選擇

對3205工作面過斷層提出了三種回采方案。第一種方案是直接破巖平行推進；第二種方案是工作面機頭段揭露F7斷層時以7°俯角下山回采，過斷層后揭露下盤煤層后繼續平行回采；第三種方案是工作面機頭段在揭露F7斷層前5m時，以機頭處為旋轉點對工作面進行旋轉偽斜回采，工作面旋轉后與F7斷層平行，然后平行回采5.0 m，且機頭、機尾同時揭露F7斷層后再以7°俯角下山回采。

第一種方案破巖量大，在回采過程中對采煤機切割部損傷嚴重，同時直接破頂巖回采會造成斷層下盤處底煤損失嚴重。

第二種方案相比第一種方案破巖量大大減少，但是當工作面在機頭段揭露斷層時機尾段與F7斷層間距為25 m，若此時直接對3205工作面采用下山回采，對機尾段頂煤損失嚴重，且不利于頂板管理。

綜上所述，確定3205工作面過F7斷層時選取第三種回采方案。

2.2 推采方法

（1）受F7斷層應力影響，預計工作面回采至400 m處進入斷層破碎區域，此時適當減小采煤機切割深度，控制在0.5 m左右，并及時帶壓擦頂移架。

（2）當工作面回采至415 m處時，機頭段距F7斷層距離為5.0 m，機尾段距F7斷層距離為25 m，此時以機頭段2#支架為旋轉中心，對機尾段進行旋轉，如圖1所示。施工方法如下：① 由于SGZ-764/800型刮板運輸機最大彎曲角度為1.2°，所以單位割煤深度內刮板輸送機彎曲長度為L=0.65/sin1.2°=32.5 m，支架數為N=32.2/1.5=22架，旋轉割煤等分數W=90/22≈4；② 在等分割煤時等分點分別為2#架、24#架、46#架、68#架，將采煤機移至68#支架上行割煤至90#支架然后空刀返回至46#支架并及時移68#～90#支架及刮板輸送機，再上行割煤至90#支架并空刀返回至24#支架，并及時移46#～90#支架及刮板輸送機，依次類推直至采煤機空刀返回至2#支架，第一個內循環割煤完成；③由于一個內循環旋轉距離為S=0.65×4=2.6 m，所以工作面需旋轉割煤刀數m=25/2.6≈9刀。

（3）3205工作面旋轉后進行偽斜推采，5 m后揭露F7斷層，此時調整采煤機切割角度以7°俯角推采，回采時割煤深度不得超過0.5 m，割煤后及時進行移架。

（4）當工作面下山角度推采16 m后，揭露斷層上盤2#煤層，此時調整采煤機割煤角度，沿2#煤層頂底板近水平回采。

（5）當工作面回采過F7斷層5 m后繼續進行旋轉調面，此時以機尾段為旋轉中心，旋轉工藝與過斷層前旋轉工藝相同，如圖1所示。

圖1 3205工作面過F7斷層前后工作面旋轉平面示意圖

2.3 下山推采頂板控制技術措施

3205工作面下山回采期間需破上盤頂板巖石層，而2#煤層偽頂以泥巖為主，直接頂以含砂泥巖及薄煤層為主，巖石層易破碎，在下山回采時頂板很難預留，采用注漿及施工超前錨桿支護的方法進行破碎頂板控制維護。

（1）注漿支護。注漿主要目的是加強破碎頂板膠結穩定性，提高破碎頂板承載能力。采用馬麗散混合液作為注漿液，工作面布置一排注漿鉆孔，鉆孔間距為3.0 m，鉆孔深度為5.0 m，鉆孔布置在距工作面頂板1.0 m處且與工作面成8°仰角布置。

（2）超前錨桿支護。超前錨桿支護主要目的是防止工作面在回采時受應力影響，破碎頂板發生局部冒頂。超前支護體采用長度為3.5 m、直徑為30 mm的玻璃鋼錨桿，錨桿間距為2.0 m，錨桿布置在工作面下山推采時設計頂板位置，工作面下山割煤后支架頂梁緊貼支護桿體進行移架。

3 應用效果

目前3205工作面回采已過F7斷層，通過現場觀察發現采用第三種回采方案過F7斷層時取得了較好效果，主要表現為：

（1）3205工作面過F7斷層采用下山推采，減少了過斷層期間破巖量，降低了工作面機械設備故障率；采用旋轉推采方式，增加了三角頂煤回收率。與傳統直接過斷層相比，減少破巖量31360 m3，提高煤柱回收量24000 t，回采期間采煤機切割部及支架頂梁未出現嚴重損壞情況。

（2）在下山推采期間采用注漿+超前錨桿支護對破碎頂板進行聯合維護，期間頂板未出現嚴重破碎現象，特別是在頂板巖石層與煤層交界處完全得以控制，避免了因膠結不穩定造成頂板大面積垮落事故發生；下山推采期間液壓支架頂梁緊貼超前錨桿支護帶壓移架，保證了支架初撐力，降低了支架頂梁損壞率。