1216工作面過斷層安全技術(shù)措施探討

趙子波

（潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司，山西 長治 047100）

1 概況

潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司1216工作面位于井田二采區(qū)南翼，工作面東部、南部為未采區(qū)，工作面向西依次為1216出煤巷、1216輔助運(yùn)輸巷、1216風(fēng)巷（外段）三條巷道，如圖1所示，工作面向北為1215工作面塌陷區(qū)。

圖1 司馬礦1216工作面F57逆斷層平面布置示意圖

1216工作面走向長度215m，傾向長度486.7m，開采煤層屬下二疊統(tǒng)山西組下部的3#煤層，煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較簡單，平均厚度6.01m，傾角0°～6°，平均3°。直接頂以砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度2.6m；基本頂以細(xì)粒砂巖與粉砂巖混合層為主，平均厚度10.7m。工作面采用傾斜長壁后退式綜合機(jī)械化低位放頂煤一次采全高全部垮落采煤法。

根據(jù)司馬礦地測科提供資料顯示，1216工作面回采至127m處時(shí)在風(fēng)巷處揭露一條逆斷層F57，斷層落差H=3.7m，斷層傾角為42°，與工作面夾角為85°，且隨著工作面不斷推進(jìn)，斷層由風(fēng)巷至運(yùn)巷逐漸被暴露。受構(gòu)造應(yīng)力、回采壓力影響，1216工作面在過斷層前后10m范圍內(nèi)頂板出現(xiàn)破碎、局部冒頂、煤壁片幫現(xiàn)象。

2 回采工藝

為了保證工作面過斷層期間回采安全，加快過斷回采速度，提高回收率，決定采用松動(dòng)爆破仰斜回采工藝。

（1）由于F57斷層與工作面夾角為85°，1216風(fēng)巷比運(yùn)巷超前18m揭露斷層，所以當(dāng)工作面回采至116m處時(shí)及時(shí)調(diào)整工作面?zhèn)涡?，偽斜?°，確保工作面與F57斷層夾角一致。

（2）工作面調(diào)整后，在工作面煤壁施工三排松動(dòng)爆破孔，第一排施工在距頂板0.5m處，松動(dòng)爆破孔間排距為1.5m，炮孔深度為1.0m，所有炮孔與煤壁呈5°仰角布置。

（3）松動(dòng)爆破孔施工完后，在每個(gè)炮孔內(nèi)依次填裝一支直徑為30mm、長度為35mm、裝藥量為300g的礦用乳化藥卷以及一支毫秒延期電雷管，并對(duì)孔口處用黃土、水炮泥進(jìn)行封堵，封孔長度不得低于0.5m。

（4）每次允許爆破孔數(shù)不超過5個(gè)，工作面爆破長度達(dá)到20m時(shí)及時(shí)進(jìn)行移架，頂板支護(hù)后再繼續(xù)爆破，爆破進(jìn)度控制在0.5m左右，如此類推直至整個(gè)工作面松動(dòng)爆破完成。

（5）工作面一個(gè)循環(huán)爆破施工完成后，進(jìn)行第一個(gè)循環(huán)爆破施工，當(dāng)工作面松動(dòng)爆破水平推進(jìn)長度達(dá)18m時(shí)工作面揭露F57斷層，且遇斷層上盤底板，如圖2所示，此時(shí)及時(shí)調(diào)整工作面回采角度，沿上盤煤層底板平行回采推進(jìn)。

（6）當(dāng)工作面沿?cái)鄬由媳P近水平回采5m后，及時(shí)旋轉(zhuǎn)調(diào)整工作面?zhèn)涡?，使工作面與風(fēng)巷及運(yùn)巷垂直，工作面?zhèn)涡闭{(diào)整后停止松動(dòng)爆破施工工藝，繼續(xù)采用機(jī)械化回采工藝。

圖2 1206工作面過F57逆斷層剖面示意圖

3 安全技術(shù)措施

3.1 工作面設(shè)備下滑預(yù)防措施

（1）推溜作業(yè)前，及時(shí)清理溜槽下浮煤、浮矸，防止煤、矸等進(jìn)入溜槽下，增加底鏈運(yùn)行阻力。

（2）使用單體支柱以排頭支架為支點(diǎn)對(duì)機(jī)頭架底座進(jìn)行壓戧，或以端尾外幫煤墻為支點(diǎn)對(duì)機(jī)尾架底座進(jìn)行錨固，錨固后繼續(xù)推中間溜槽，防止前、后溜出現(xiàn)下滑。

（3）采取帶壓移架方式，落架時(shí)嚴(yán)禁低于相鄰架的側(cè)護(hù)板，到位后，升緊支架尾梁、頂梁、前梁及防片幫，必要時(shí)使用單體支柱以底板為支點(diǎn)對(duì)支架頂梁支撐，防止其傾倒或退架。

（4）支架必須升平，前后立柱高度一致，嚴(yán)禁前低后高，防片幫收回后，前梁距離底板高度不小于3.1m。

（5）支架工和采煤機(jī)司機(jī)密切配合，提前3組支架收回支架防片幫，采煤機(jī)前滾筒過后，立即打出支架防片幫，煤墻片幫嚴(yán)重、頂板破碎時(shí)超前帶壓移架。

3.2 頂板破碎預(yù)防措施

由于1216工作面回采煤層為3#石炭系煤層發(fā)育不穩(wěn)定，在仰斜上山回采階段，頂板會(huì)出現(xiàn)破碎、局部冒頂現(xiàn)象，頂煤預(yù)留困難，決定對(duì)仰斜回采階段頂板采用“注漿支護(hù)+撞楔超前支護(hù)”進(jìn)行維護(hù)。

3.2.1 注漿支護(hù)

（1）當(dāng)工作面回采至116m時(shí)，在工作面煤壁施工一排注漿鉆孔，鉆孔距頂板1.0m，鉆孔深度5.0m，直徑45mm，鉆孔與工作面呈45°仰角布置，鉆孔終孔位于設(shè)計(jì)頂板往上2.5m破碎頂板內(nèi)。

（2）鉆孔施工完后將直徑為20mm注漿軟管埋入鉆孔內(nèi)，并采用膨脹水泥對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔處理，封孔長度為0.5m。

（3）將注漿軟管與高壓注漿泵連接，并對(duì)鉆孔內(nèi)注射粘接劑，粘接劑采用聚氨酯漿液，為了保證粘接劑能夠完全滲入煤體裂隙內(nèi)，注漿壓力不得低于2.0MPa，注漿期間發(fā)現(xiàn)煤體及鄰孔出現(xiàn)漿液滲透時(shí)立即停止注漿。

（4）第一排注漿鉆孔注漿完成后且工作面上山回采2.5m后施工第二排注漿鉆孔，相鄰兩排鉆孔疊加交錯(cuò)布置，疊加距離為1.0m，依次類推直至工作面近水平回采為止。

3.2.2 撞楔超前支護(hù)

為了防止頂板破碎出現(xiàn)局部冒頂現(xiàn)象，注漿支護(hù)施工完后在工作面頂板施工一排撞楔超前支護(hù)。

（1）1216工作面頂板施工的撞楔超前支護(hù)由若干根長度為4.0m、直徑為30mm的鋼針組成，首先在工作面頂板設(shè)計(jì)位置施工一排支護(hù)鉆孔，鉆孔與頂板平行布置，鉆孔深度為4.0m，直徑為43mm，鉆孔間距為1.5m。

（2）支護(hù)鉆孔施工完后依次向鉆孔內(nèi)填裝兩支錨固劑（型號(hào)分別為MSKC23/35型及MSK23/60型）及一根鋼針，并采用手持式鉆機(jī)進(jìn)行錨固，錨固力不得低于98kN。

（3）第一排撞楔超前支護(hù)施工完后及時(shí)帶壓擦頂移架，使支架頂梁與超前支護(hù)體接觸嚴(yán)實(shí)，當(dāng)工作面仰斜回采3.0m后施工第二排撞楔超前支護(hù)，且與第一排超前支護(hù)交錯(cuò)疊加布置，疊加1.0m。

4 效益

與傳統(tǒng)直接破巖法相比，采用仰斜上山回采工藝可多回采原煤量達(dá)3.2萬t，直接經(jīng)濟(jì)收益達(dá)1800余萬元，同時(shí)采用仰斜回采工藝有效提高了工作面過斷層回采效率，2018年4月13日1216工作面開始采用仰斜上山回采工藝，于4月17日揭露斷層上盤煤層，平均回采進(jìn)度達(dá)5.0m/d。