綜采工作面過(guò)走向斷層技術(shù)方案研究

張昌盛

（山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司，山西 太原 030006）

金泰源煤礦110110綜采工作面在切眼掘進(jìn)期間揭露落差8 m的正斷層，斷層傾角62°，通過(guò)掘進(jìn)迎頭兩幫斷層面位置、工作面兩順槽地質(zhì)情況，初步判斷該斷層為走向斷層。為了降低斷層對(duì)回采的影響，從試采期間的層位調(diào)整、全巖段放震動(dòng)炮助采、設(shè)備的保護(hù)三個(gè)方面采取了綜合措施。

1 綜采工作面基本情況

110110綜采工作面位于主平硐運(yùn)輸大巷南部，該面南部為未采區(qū)域；西部依次為采區(qū)回風(fēng)巷、采區(qū)運(yùn)輸巷、采區(qū)軌道巷；上部為采空區(qū)。工作面切眼長(zhǎng)230 m，工作面走向長(zhǎng)為340 m，該面煤層平均厚度為2.8 m，相對(duì)穩(wěn)定，全面發(fā)育一層夾矸，該面整體角度不大，平均在5°左右。

2 綜采工作面過(guò)走向斷層技術(shù)

2.1 綜采工作面安裝后試采期間層位調(diào)整

110110綜采工作面安裝結(jié)束后，82#～103#架受走向斷層影響幾乎為全巖，巖性為砂巖，該段影響范圍為33m，傾角25°，為了降低刮板輸送機(jī)的運(yùn)行阻力，合理控制液壓支架防倒防滑，決定工作面試采期間在斷層影響范圍內(nèi)采取挑頂、抬輸送機(jī)的措施，將工作面內(nèi)局部?jī)A角25°降低至15°。工作面層位調(diào)整預(yù)想剖面圖如圖1。

圖1 工作面層位調(diào)整預(yù)想剖面圖

2.2 全巖段采用放震動(dòng)炮助采

2.2.1 起初震動(dòng)炮助采方案

110110綜采工作面全巖段采用放震動(dòng)炮助采方案。根據(jù)采煤機(jī)滾筒截深為0.6 m，起初確定炮眼深度為1.5 m，每茬炮夠兩刀進(jìn)尺深度1.2 m，炮眼利用率為80%。炸藥類(lèi)型為三級(jí)煤礦許用乳化炸藥Φ32×320mm，每卷重300 g。施工炮眼采用氣腿式鑿巖機(jī)配合Φ26×1.8m六方鉆桿、Φ42鉆頭。炮眼布置為三排眼，即頂、中、底眼，炮眼間排距為1.5×1m，對(duì)應(yīng)雷管號(hào)段為Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ。裝藥方式采用正向裝藥，其炮眼封滿泥。炮眼布置圖如圖2。

2.2.2 優(yōu)化后震動(dòng)炮助采方案

優(yōu)化后震動(dòng)炮助采方案將炸藥改用為三級(jí)煤礦許用乳化炸藥Φ27×300 mm，每卷重200 g。氣腿式鑿巖機(jī)配合Φ26×1.8 m六方鉆桿、Φ32鉆頭。炮眼布置方式、裝藥方式不變。

2.3 工作面過(guò)斷層期間設(shè)備管理

（1）全巖段每架支架護(hù)幫板上固定一塊強(qiáng)力皮帶，強(qiáng)力皮帶長(zhǎng)1.7 m，寬1.0 m，皮帶沿走向方向使用M24螺栓配合夾板固定在護(hù)幫板上，每架間保證100 mm壓茬。放炮期間將護(hù)幫板打開(kāi)保證強(qiáng)力皮帶對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。放炮后，收回護(hù)幫板，將皮帶捆到支架前梁上，防止影響煤機(jī)通過(guò)。

（2）放炮前將采煤機(jī)停在機(jī)尾處，防止大塊矸石崩落后卡在采煤機(jī)下部無(wú)法通過(guò)，增加輸送機(jī)運(yùn)行阻力，直接損傷刮板及鏈條。

圖2 炮眼布置圖（單位：mm）

2.4 工作面過(guò)斷層期間頂板管理

（1）斷層處采用移超前支架支護(hù)頂板，及時(shí)調(diào)整支架，嚴(yán)格控制支架的高低差和架間距不超過(guò)規(guī)定，支架初撐力不得小于24 MPa。

（2）頂板完好處，移完超前支架端面距超過(guò)340mm時(shí)，及時(shí)伸出伸縮梁，打開(kāi)護(hù)幫板支護(hù)頂板；若斷層處頂板破碎，移完超前支架伸出伸縮梁后端面距仍然超過(guò)340mm時(shí)，采用做超前檔加強(qiáng)支護(hù)，使用不小于2.4 m工字鋼或半圓木配合2.8m單體液壓支柱做超前檔支護(hù)頂板。必須從頂板相對(duì)完好端開(kāi)始逐架施工。當(dāng)頂板冒落高度超過(guò)300 mm時(shí)，必須從頂板完好端開(kāi)始逐架進(jìn)行接頂，接頂時(shí)必須有專(zhuān)人觀察頂板，清理好退路，發(fā)現(xiàn)異常情況立即退到安全地點(diǎn)，待頂板支護(hù)可靠后再施工。

（3）放炮期間必須將乳化泵停掉，防止崩落矸石砸中操作閥把后支架動(dòng)作造成漏頂、冒頂事故。

3 過(guò)斷層方案效果分析

（1）通過(guò)工作面層位的調(diào)整，使工作面內(nèi)斷層影響范圍內(nèi)的傾角由25°降低至15°，有效地降低輸送機(jī)運(yùn)行阻力，提高了支架防倒防滑能力，避免增設(shè)支架防倒防滑設(shè)施及面內(nèi)防滾矸設(shè)施。

（2）110110工作面全巖范圍按20架計(jì)算，每班共計(jì)需要施工60個(gè)炮眼，通過(guò)更換小口徑炸藥，每個(gè)炮眼施工時(shí)間可以平均縮短10 min，為工作面采煤機(jī)割煤贏得寶貴時(shí)間。

（3）裝藥后封滿泥可以有效地改變放炮效果，降低大塊矸石的崩出，內(nèi)部巖體呈碎塊狀，降低采煤機(jī)截齒的消耗量。

（4）使用強(qiáng)力皮帶保護(hù)支架，直接減少了支架管路及立柱的損傷，降低了架前積矸量，保證了支架的支護(hù)狀況。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）起初技術(shù)不成熟時(shí)期平均用24人工/班，消耗凱南美特U95采煤機(jī)截齒18把/班，消耗炸藥量38.4 kg/班，出煤量680.4 t/班。

（2）通過(guò)更換炸藥口徑，使用強(qiáng)力皮帶，平均節(jié)省6人工/班，凱南美特U95采煤機(jī)截齒平均節(jié)省14把/班，消耗炸藥量平均節(jié)省14.4 kg/班，出煤量平均增加226.8 t/班。

（3）按噸煤利潤(rùn)200元、人工180元/工、采煤機(jī)截齒230元/把計(jì)算，則每班增加經(jīng)濟(jì)效益為：200元 /t×226.8 t+6工 ×180元 /工 +14把 ×230元/把=49660元/班。

（4）回采工效為：（680.4 t＋226.8 t）×2.5班÷（18工/班×3班）＝42 t/工

5 結(jié)論

110110綜采工作面通過(guò)上述過(guò)斷層技術(shù)方案的研究與實(shí)踐，工作面順利地推至停采線位置，平均日產(chǎn)2268 t，平均每班增加經(jīng)濟(jì)效益49660元，回采工效達(dá)42 t/工，減少了冒頂和機(jī)電事故的發(fā)生。