綜采工作面過斷層采煤方法與頂板管理

馬琳琳

（義煤集團新安縣郁山煤業(yè)有限公司，河南 新安 471800）

煤炭的形成條件及形成過程非常復雜，使得煤層存在極強的不穩(wěn)定性，在進行煤礦開采的過程中，綜采工作面不可避免地會遇到斷層。在斷層開展綜采工作時，采煤方法的選擇及頂板的處理方法直接影響綜采工作面的安全性，也影響了施工企業(yè)的經濟效益。

一、斷層采煤的安全隱患

斷層主要是由于地殼的劇烈運動引發(fā)地殼斷裂而形成的一種特殊的地質構造。由斷層產生的原因可發(fā)現(xiàn)，斷層采煤的安全隱患主要體現(xiàn)在兩方面：一是工作面存在斷層使得巖層的整體性遭到破壞，工作面頂及底板自外部產生的壓力規(guī)律因此發(fā)生改變，導致頂板局部受到來自外部的壓力，加大了綜采工作面的整體外部壓力。若情況嚴重還會導致整個工作面遭到破壞，從而引發(fā)工作面大面積冒頂事故；二是工作面若存在斷層，煤層當中的各種水流、有毒氣體、有害氣體等就可通過斷層的斷裂帶滲入至通道或是儲藏倉庫，導致工作面出現(xiàn)突發(fā)性水災或是瓦斯事故。

二、綜采工作面過斷層采煤方法

目前我國煤礦施工綜采工作面過斷層的主要施工工藝為動鑿巖機打眼、火工爆破落巖、人工裝巖、運煤系統(tǒng)外運巖石、采煤機裝巖、通風輔助、綜采支架支護頂板等。總體來說，在綜采工作面過斷層施工時就是采用炮采落巖的方式以及綜采的裝巖、運輸及支護方式。煤層厚度對綜采設備有比較明顯的影響，最小煤層厚度越小，綜采工作面過斷層越簡單，反之比較困難。順利通過斷層的前提條件包括超前掌握斷層的延伸方向及出露產狀，并根據物探及巷道掘進期間的實際暴露情況對斷層的延伸方向及產狀進行及時修正。而工作面過斷層主要有以下幾種方法。

（一）調整割煤高度

調整割煤高度的方式通常適用于斷層落差較小、斷層上下盤接觸間煤層厚度大于液壓支架通過下限高度的斷層。首先估算出綜采工作面與斷層之間的過渡段距離，調整割煤高度順利通過斷層。在實際操作中需要留頂煤或底煤過斷層，之后逐漸恢復原采高，如圖1、圖2所示。此種情況可采用留底煤的方式，上抬綜采工作面，降低采高順利通過斷層。有效降低煤質含矸率、減少截齒消耗量，確保采煤機組順利工作。

圖1 工作面斷層平面

圖2 工作面斷層剖面

（二）挑頂起底

通過使用采煤機挑頂或臥底的方式對圍巖進行強行截割通過斷層，當工作面推進方向過斷層前直接底板與過斷層后工作面直接底板相比較較小時，適合采用挑頂法，反之則兩種方法均可。當斷層上下盤之間煤層厚度小于或等于液壓支架通過的下限高度時可采取挑頂起底法。當綜采工作面圍巖松軟時可直接挑頂起底，通常將高度控制在0.15m內，防止機組負荷增加，破壞工作設備。當圍巖比較堅硬，使用采煤機難以截割時，可根據實際情況采取放炮挑頂起底方式對斷層預先處理。

（三）跳采

采用留垛的方式對斷層處重新打巷通過斷層。當斷層處于綜采工作面兩端時，可在綜采工作面的正常煤層段與斷層處開掘一條平行的材料巷道以及全煤巷道，回采時躲過斷層，逐漸接長工作面溜子，直至正常；當斷層出現(xiàn)在綜采工作面的中間位置，可采用在斷層處留垛的方式通過斷層，之后將綜采工作面打通，使兩個巷道貫通，如圖3所示。

圖3 過斷層跳采

為了盡量避免采煤工作面過斷層給工作帶來的不便影響，在煤礦開采工作進行前需要充分考慮落差、工作面地質情況以及斷層的具體位置等因素，盡量保留綜采工作面中煤柱，保證綜采工作面的合理和科學性。在綜采工作面中一旦遇到新的斷層，需要及時調整采掘方向，保證工作安全性，確保最大程度減少斷層煤柱的損失。回采時需盡量甩掉工作面落差擴大的斷層，減少采煤工作所須經過的斷層。

三、綜采工作面過斷層采煤過程的頂板管理措施

（一）管理制度上的要求

頂板問題作為采煤過程的重要防護環(huán)節(jié)，需從管理制度上進行高度重視和要求，管理部門要積極結合煤礦開采的地質結構進行分析，制定合理的頂板管理要求，根據具體環(huán)節(jié)采取有效的防護措施和管理措施。頂板管理工作主要包括確定采區(qū)通道布置標準、開采過程控制、工作面支護形式及工作面頂板處理等方面，為了更好地加強頂板管理，管理部門要結合實際制定科學全面的施工章程、檢驗要求及收尾安全技術維護等措施，實時對頂板情況進行監(jiān)測和維護，根據頂板情況的變化進行防護，保證頂板的質量。與此同時，結合綜采工作面過斷層采煤方法對施工設備進行檢查和維護，嚴格遵循要求和指標及時采取管理措施，保證支架的數量和密度要求，保證頂板的穩(wěn)定性。

（二）放頂線附近的局部冒頂處理

通過制定科學、高效的頂板管理要求，保證頂板管理和維護的高標準要求，在此基礎上對放頂線附近的局部冒頂問題要及時處理，正確的回柱方法是先進行支護處理，然后進行回柱維護，遵循從上到下、由里向外的原則進行回柱管理。根據實際分析，回柱和支撐柱之間要保持合理距離，基本維持在15m左右，且在每個間隔處安裝隔離柱進行保護，放頂線附近最重要的問題就是回柱的設定和維護，在做好回柱支護工作后相關人員要及時撤除采礦通道，在進行最后的回柱安裝時對頂板壓力進行測量，保證支柱支撐能力能有效支撐頂板壓力，保證支護的有效性。在進行放頂線附近回柱維護的過程中會出現(xiàn)很多特殊情況，比如：頂板附近會出現(xiàn)硬度較大的巖石或土質層松散的問題，針對此類特殊情況，要及時對頂板進行支架調整或混凝土加固，防止出現(xiàn)支架較少或移位造成冒頂事故。

結束語

在進行煤礦開采時，綜采工作面的施工質量直接影響了整個開采工程的安全，也影響了施工企業(yè)的經濟效益和社會效益。為使煤礦開采效率得以提高，在實際工作中必須根據煤礦的地質情況，結合施工企業(yè)的經濟狀況，選擇科學、合理的開采方式，同時注意做好施工安全管理，這樣煤礦開采不僅能獲得良好的經濟效益，而且還為相關工作人員創(chuàng)造了安全便利的工作環(huán)境，取得了良好的社會效益。