綜采面快速過斷層施工技術及安全措施

梁 帥

（霍州煤電集團晉北煤業有限公司，山西 忻州 035100）

1 工作面概況

霍州煤電集團晉北煤業有限公司103工作面位于一采區，東北部與一采區回風、皮帶、軌道巷相鄰，東南部與井田邊界相鄰，西南部與原牛泥煤礦2005、2006年開采后的采空區相鄰，西北部以采區邊界為界。103工作面走向長度為622m，傾向長度為180m，回采面積為127800m2。

103工作面回采煤層為5上#煤，該煤層結構簡單，煤層厚度3.3～6.9m，平均厚度為4.8m，頂底板巖性如表1所示，采用綜合機械化一次性采全高回采工藝，截至目前工作面已回采230m。

地測資料顯示，103工作面回采至237m揭露一條正斷層F207，斷層落差為H=2.5m，傾角為54°，如圖1所示，斷層從回風順槽20#點前45m處揭露，從運輸順槽20#點前12m貫穿顯現，影響工作面回采走向長度為33m。

表1 103工作面頂底板巖性

2 過F207正斷層施工工藝

由于103工作面直接頂主要以灰巖為主，巖石裂隙發育，巖石普氏系數f=4.2，直接底主要以泥巖為主，粉砂泥質結構，巖石普氏系數f=3.5，頂底板巖體相對松軟，適用于采煤機或爆破破巖，因此過F207斷層時，決定采用挑頂臥底下山回采工藝。

（1）為了增加工作面過斷層期間煤柱回采率，降低采空區遺煤量，控制回采進度，防止下山回采時頂板破碎、垮落，決定在工作面完全揭露斷層后采用松動爆破法下山回采。

（2）由于受構造應力影響，當工作面回采至227m處時，回風順槽側距F207斷層間距為10m，此時工作面煤壁易出現大面積片幫現象。為了避免因煤壁片幫造成頂板空頂面積大，發生頂板垮落事故，可采用注射聚氨酯粘劑對幫煤壁進行加固，加固區域主要是位于頂板往下1.5m范圍內。

（3）當工作面回采至232m時，回風順槽側距F207斷層間距為5.0m，運順順槽側距斷層間距為38m。此時以機尾為轉點進行103工作面旋轉回采，當工作面運輸順槽側旋轉回采至20#點前17m時，工作面調整成偽斜工作面，工作面與斷層平行。

（4）103工作面調斜后，降低采煤機截割深度，控制在0.5m左右，在回采期間及時移架，當工作面割煤到位完全揭露F207斷層后，及時將支架移至工作面煤壁，支架工作阻力不得低于80%，并打開護幫板。

（5）工作面揭露斷層后，在斷層巖體施工三排松動爆破孔，炮孔深度為1.0m，鉆孔間排距為1.5m，第一排鉆孔施工在距頂板0.5m處，鉆孔與巖體面成8°俯角布置，如圖1所示。

（6）由于挑頂下山回采期間斷層上盤煤層直接頂移破碎，所以下山掘進時要控制回采進度，并及時帶壓擦頂移架。當工作面頂板破碎相對嚴重、支架移架后無法保證初撐力及工作阻力時，可在工作面頂板施工一排撞楔超前支護對頂板進行超前維護。

（7）當工作面下山回采18m后，揭露斷層上盤煤層頂底板，此時及時調整工作面回采角度，進行近水平煤層回采。當工作面沿5上#煤層頂底板平行推進5.0m后，以機頭為轉點進行旋轉回采，及時調整工作面偽斜，使工作面與頭尾順槽垂直，然后繼續采用采煤機割煤。

圖1 103工作面挑頂臥底下山回采工藝過F207斷層施工剖面圖

3 安全技術措施

（1）103工作面回采至距斷層30m處時，每班回采前必須進行鉆探施工，準確掌握斷層走向、落差等參數，并記錄。當工作面距斷層10m時應觀察頂板受壓、煤壁片幫情況，發現頂板破碎、煤壁片幫嚴重時必須及時采取措施。

（2）為了防止在揭露斷層時裂隙帶富含高濃度瓦斯涌入工作面，當工作面回采至距斷層5.0m時，在距工作面頂板1.5m處施工一排瓦斯抽放鉆孔，對斷層裂隙進行瓦斯預抽。在抽放瓦斯期間應記錄瓦斯抽放量及抽放時間，確保斷層裂隙處瓦斯含量符合設計值時方可繼續回采。

（3）工作面在旋轉回采時，應根據刮板輸送運行彎曲角度、工作面長度、支架數量等，合理確定旋轉等分數、每次旋轉回采移架數量以及回采進度等。旋轉回采期間應保證支架移架間隙、端面距符合設計要求。

（4）工作面揭露斷層后，應及時將支架移架到位，并保證支架初撐力、工作阻力。爆破施工過斷層時，在裝藥前、爆破前、爆破后應指派專職瓦檢員檢查爆破地點瓦斯濃度，瓦斯濃度低于0.8%時方可爆破施工。爆破前應安排人員在所有可能進入爆破地點攔人設警戒，警戒距離不得少于120m。

（5）工作面下山回采期間，應適當降低回采進度，控制每茬爆破進度在0.5m范圍內。工作面爆破后及時帶壓擦頂移架，若施工撞楔超前支護無法保證頂板穩定性，可采取注漿、施工走向梁等聯合措施對頂板進行維護。

（6）下山回采期間，工作面移架前必須加強頂板觀察，移架時保證支架頂梁與下山工作面頂板保持平行，且緊貼工作面頂板。為了防止移架時出現倒架、傾架現象，可及時打開側護板進行調整，必要時在頭尾順槽安裝大型絞車對支架進行調整。若出現支架頂梁不接頂或存在間隙必須及時清理支架上煤矸石。

4 結語

霍州煤電集團晉北煤業有限公司在103工作面過F207斷層時提出挑頂臥底下山回采工藝，采取了若干項安全技術措施。實際應用效果表明，采用該工藝后，減少了過斷層期間煤柱損失量，可多回采原煤1.35萬t，節約費用720萬元，縮短了工作面過斷層時間，103工作面過F207斷層僅用時4.5d。采取綜合安全技術措施后，在回采期間未發生一起支架倒架事故，頂板未出現破碎、冒頂現象，保證了工作面安全回采，取得了顯著成效。