綜采工作面帶壓擦頂過斷層帶回采工藝及安全措施研究

陳新亮

（同煤集團朔煤公司小峪煤礦，山西 朔州 038300 ）

綜采工作面采用帶壓擦頂法強行過斷層破碎帶時，若不采取合理有效的回采工序及安全措施，不僅會造成機械設備損壞、回采效率低、設備推移困難，而且很容易造成頂板局部垮落，甚至發(fā)生重大煤礦安全事故。小峪煤礦4803工作面回采期間，生產(chǎn)科通過分析研究決定采用帶壓擦頂?shù)姆椒◤娦羞^斷層破碎帶，同時采取了有效的安全支護措施、安全管理措施等，取得了較好的效果。

1 概況

同煤集團朔州朔煤小峪煤礦4803工作面為5#煤層南I盤區(qū)，煤層平均厚度為3.5m，屬石炭二疊紀煤層。4803工作面走向長度為1700m，傾向長度為150m，工作面采用綜合機械化后退式回采工藝，采空區(qū)采用全部垮落法處理。4803工作面頂板存在偽頂，主要以炭質泥巖為主，平均厚度為0.7m，巖石層不穩(wěn)定；直接頂主要以細粉砂巖為主，平均厚度為3.7m，夾雜一層厚度為0.4m煤層，該巖石脆性大，在大的構造應力及回采壓力的影響下會發(fā)生局部頂板折斷現(xiàn)象；基本頂主要以粗砂巖為主，平均厚度為9m，巖石硬度大較穩(wěn)定；工作面底板主要以粗砂巖為主。截至目前4803工作面已回采650m。

根據(jù)小峪煤礦地測科提供地質資料顯示，工作面回采至900m處將揭露一條F11正斷層，斷層落差為1.2m，斷層傾角為45°，工作面回采側屬斷層下盤煤層上移，上盤煤層下移，預計工作面回采至890m處將進入F11斷層破碎帶，屆時工作面將出現(xiàn)頂板壓力加大、推溜移架困難、回采效率低等現(xiàn)象。

2 帶壓擦頂過斷層帶分析

2.1 方案的確立

由于4803工作面頂板存在炭質泥巖偽頂，厚度為0.7m，該巖石層極不穩(wěn)定，隨采隨落，若采用俯斜回采技術工藝，需在揭露斷層前以一定坡度進行俯采，而在俯采期間受構造應力、回采應力影響，工作面頂板偽頂及預留三角煤層難以預留，不僅加大了液壓支架頂梁負荷，而且很容易造成頂板大面積垮落。采用俯采時需切割下盤煤層底板巖石層，該巖石層主要以粗砂巖為主，巖石硬度大，在切割時對采煤機切割部損傷力度大。綜上所述，決定采用帶壓擦頂?shù)姆椒ㄟ^F11斷層破碎帶。

2.2 帶壓擦頂過斷層帶回采工藝

（1）采用帶壓擦頂過斷層帶期間，減小采煤機切割深度。4803工作面在回采期間采用的是MG750/1630-WD型號采煤機割煤，正常采煤機切割深度為0.75m，在帶壓擦頂過斷層時將切割深度減小至0.5m。

（2）工作面?zhèn)鹘y(tǒng)回采工藝是上行割煤下行空刀掃煤，完成一個割煤工序后采煤機返回機頭進行移架推溜工序，而采用帶壓擦頂過斷層時由于頂板破碎相對嚴重，為防止冒頂事故發(fā)生，在F11斷層時以70m為一個回采單元，將整個工作面劃分為三個回采單元，采煤機從輸送機機頭位置斜切進刀，進刀割煤至70m處空刀掃煤返回，然后將采煤機推至下一個回采單元，對第一個回采單元進行推溜移架，待該工序完成后開始回采第二個回采單元，依次類推直至工作面回采完畢。

（3）當綜采工作面過斷層帶后，液壓支架頂梁位于斷層上盤直接頂巖石層下方，而液壓支架底座下方遺留厚度為1.2m煤層，為加大煤炭資源回采率以及降低巖石切割量，過斷層后采用微調一定角度的方式俯采，當液壓支架頂梁進入上盤煤層偽頂下方時調整支架角度進行水平開采。

3 安全技術措施

3.1 安全支護措施

采用帶壓擦頂?shù)姆椒◤娦羞^F11斷層破碎帶時，若只是利用液壓支架進行支護，不采取其他支護措施，一旦斷層帶巖石層不穩(wěn)定出現(xiàn)大面積垮落，很容易造成液壓支架頂梁及支柱損壞，甚至出現(xiàn)大的安全事故。對此綜采二隊通過研究決定對斷層帶前后5m施工邁步式錨索吊棚，具體施工方法如下：

（1）當工作面回采距斷層帶5m時開始在工作面頂板處施工密集“邁步式”錨索吊棚，吊棚主要由長度為3.4m的11#工字鋼梁及三根長度為6m錨索組成，每根鋼梁焊制三個錨索孔，孔距為1.6m。

（2）當?shù)谝粋€回采單元割煤后在工作面空頂處施工錨索吊棚，第一根錨索頭端施工在液壓支架端頭位置，另尾端施工在工作面煤壁側位置，使錨索吊棚與工作面成8°夾角。

（3）當?shù)谝桓^索吊棚施工完后，開始施工第二根錨索吊棚，第二根錨索吊棚頭端施工在第一根錨索尾端處，尾端施工在液壓支架端頭處，第二根與第一根錨索吊棚成“邁步”式布置如圖1所示。

（4）依次類推，相鄰兩根錨索吊棚成“邁步”式布置，當一個回采單元頂板“邁步式”錨索吊棚施工完且移架推溜后，第二個回采單元開始割煤、施工錨索吊棚、移架推溜等工序，第二個回采單元頂板錨索吊棚與第一個回采單元頂板錨索吊棚施工工藝相同。

（5）依次類推直至工作面過斷層5m后停止施工“邁步式”錨索吊棚，錨索吊棚施工完后在移架時必須確保支架頂梁與錨索吊棚接觸嚴實，帶壓移架。

圖1 綜采面“邁步式”密集工字鋼梁布置示意圖

3.2 安全管理措施

（1）由于工作面三個回采單元移架推溜不是同步進行，為保證工作面煤壁平直，避免因頂板壓力不均造成局部冒頂，三個回采單元全部推溜移架后必須進行一次設備步距微調，確保輸送機、支架平直。

（2）采用帶壓擦頂過斷層帶時，頂板對支架頂梁破壞強度大，所以在過斷層期間必須加強支架頂梁檢修維護，同時為保證支架具有足夠的初撐力，必須隨時檢查支架立柱升降情況、供液系統(tǒng)完好情況等。

（3）工作面空頂處施工“邁步式”密集錨索吊棚時，必須協(xié)調好施工工序，防止意外事故發(fā)生，在施工錨索時如發(fā)現(xiàn)頂板出現(xiàn)離層必須及時匯報礦有關部門。

（4）在施工“邁步式”錨索吊棚時為防止煤壁片幫砸傷施工人員事故發(fā)生，在施工前采用護網(wǎng)配合2寸鋼管對煤壁進行維護。

（5）在過斷層期間必須加強工作面頭尾順槽支護，每班設專人對頭尾順槽頂?shù)装逡平窟M行觀察，當移近量超出作業(yè)規(guī)程規(guī)定范圍時必須及時采取措施。

4 結束語

小峪煤礦4803工作面在過斷層期間，通過分析研究決定采用帶壓擦頂方法強行過斷層破碎帶，對工作面頂板施工“邁步式”密集錨索吊棚支護，加強斷層處頂板穩(wěn)定性，同時采取了合理有效的安全管理措施。實踐證明，采用該回采工藝及安全措施過F11斷層時有效提高了回采效率，降低了機械設備損壞率，避免了生產(chǎn)事故的發(fā)生，取得了顯著的經(jīng)濟、安全效益。