綜采工作面過斷層破碎帶施工工藝研究

于 明

（山西新元煤炭有限責任公司，山西 陽泉 045400）

1 概述

山西新元煤炭有限責任公司位于山西省晉中市壽陽縣境內，回采煤層3#煤層平均厚度3.0m，屬石炭系煤層，發育不穩定，煤層頂板主要以泥巖及粉砂巖為主，平均厚度為4.0m。3207工作面位于一采區，工作面走向長度為2000m，傾向長度為240m，工作面直接頂主要以炭質泥巖為主，易破碎，平均厚度為3.8m。3207工作面采用綜合機械化后退式回采工藝，全部垮落法管理頂板，目前3207工作面已回采650m。根據地測科提供資料顯示，3207工作面回采至830m將揭露一條F7逆斷層，斷層落差2.4m，傾角30°，工作面回采方向為斷層下盤，煤體下移，如圖1所示。

由于F7斷層影響整個工作面回采，帶壓開采很容易發生頂板大面積垮落事故。研究決定對3207工作面采用仰斜回采技術過F7斷層，通過對工作面過斷層帶時存在的難題進行分析，提出了合理有效的安全措施，確保工作面安全順利過斷層帶。

圖1 新元礦3207 工作面過F7斷層剖面示意圖

2 過F7斷層回采工藝及存在難題

2.1 仰斜技術過F7斷層工藝

（1）當工作面回采至810m處時采用仰斜回采技術，即采煤機上行割頂煤時適當切割斷層上盤巖石層，下行割底煤時適當預留底煤量，采煤機每次破頂，留頂量為0.5m。

（2）工作面第一循環割煤完成后在移架、推溜時以10°斜坡推進，當工作面仰斜回采20m后過F7斷層帶將進入斷層上盤煤體。

（3）當工作面進入下盤煤體后繼續以10°斜坡上山推進，繼續推進20m后，采煤機滾筒將進入下盤頂板巖石層，此時及時調整工作面回采角度，沿煤層頂底板近水平回采。

2.2 仰斜技術過F7斷層存在的難題

（1）3207工作面在仰斜回采過斷層破碎帶時仰斜角度為10°，當工作面在F7斷層下盤推進時需破頂煤，而工作面頂板直接頂主要以炭質泥巖為主，厚度為4.0m，隨著工作面逐漸推進，頂板破巖厚度也隨之增大，當工作面推進至斷層帶時，頂板炭質泥巖厚度為1.6m，此時頂板巖石層很難預留，很容易發生大面積頂板垮落事故，不僅降低了工作面回采效率，而且對支架頂梁損壞嚴重。

（2）當3207工作面過斷層帶在上盤以6°斜坡上山推進時，需預留頂板三角煤柱。而工作面煤層發育不穩定，上盤三角煤柱難于預留，三角煤柱垮落后工作面頂板會形成高度達2.0m空頂區，支架無法進行有效支護，加大了回采安全隱患。

（3）工作面在F7斷層上盤推進時需破底巖，而工作面底巖主要以粉砂巖為主，巖石硬度大，巖石硬度系數f＞4.0，采用采煤機破巖不僅回采率底，而且對采煤機滾筒、截割部損壞嚴重，加大了工作面設備維修費用。

3 過F7斷層安全回采技術措施

為確保3207工作面能夠安全快速過F7斷層破碎帶，研究對F7斷層下盤頂板巖石層采用施工撞楔超前支護進行維護，對斷層上盤頂板三角煤柱采用注漿支護進行維護，對上盤底板巖石層采用松動爆破施工工藝進行破巖，具體施工方法如下。

3.1 撞楔超前支護

（1）3207工作面回采至820m處時，對工作面頂板開始施工撞楔超前支護，撞楔超前支護主要由長度為4.0m鋼針組成，鋼針Φ30mm。

（2）3207工作面撞楔支護與頂板成10°仰角布置，鋼針間距為1.0m，每次工作面施工一組撞楔超前支護段長度為50m。

（3）第一組撞楔支護施工完后開始采煤機割煤、移架、推溜等工序。工作面前50m所有工序完成后，開始施工第二組超前支護，與第一組超前支護施工工藝相同，依次類推直至整個工作面完成第一刀完整割煤。

（4）工作面第一刀割煤完成后，開始第二刀割煤。由于3207工作面采煤機割煤深度為0.75m，當工作面割煤4刀后（割煤深度為3.0m），開始施工第二排撞楔超前支護，與第一排超前支護交錯距離為1.0m。當3207工作面過斷層帶后停止施工撞楔超前支護。

3.2 注漿支護

（1）3207工作面回采至830m處時開始對F7斷層上盤三角煤柱施工注漿鉆孔，鉆孔施工在工作面頂板與煤壁交叉處，注漿鉆孔間距為1.5m，鉆孔與工作面成10°夾角布置。

（2）工作面注漿鉆孔施工完后，采用高壓注漿泵向鉆孔內注射馬麗散凝固液，當工作面煤巖體出現漿液滲透現象時停止注射，并對鉆孔及時進行封孔。

（3）工作面注漿5h后方可繼續回采，且工作面必須采用帶壓擦頂移架。

3.3 松動爆破施工工藝破底巖

（1）采用松動爆破破F7斷層上盤底巖時，由于在斷層上盤回采10m范圍內底板破巖量較大，破巖厚度達2m，所以在前10m范圍內炮眼深度為0.6～1.0m，每個炮眼填裝一支乳化炸藥，采用正向裝藥方式。

（2）工作面每割煤一刀，及時對底巖進行松動爆破，每次布置一排爆破孔，炮孔間距為1.2m，每次爆破3～5個炮孔。

（3）3207工作面進入斷層上盤且推進10m后，底板破巖厚度逐漸減小，當不能保證封孔深度0.6m時，采用風鎬人工起底。

4 結語

3207工作面采用仰斜技術過斷層破碎帶，根據過斷層破碎帶時可能存在的難題，制定合理有效的安全技術措施，解決了傳統過斷層破碎帶時頂板破碎嚴重、工作面推進速度慢、機械設備損壞嚴重等難題，取得了顯著的經濟效益、安全效益。