綜采工作面過斷層破碎帶施工方案的探析

常 艦， 王 剛

（1.山西煤炭運銷集團蓋州煤業有限公司， 山西 晉城 048400； 2.山西煤炭運銷集團晉城有限公司，山西 晉城 048400）

1 8202工作面概述

該工作面位于井田402盤區北部，該位置屬于實煤區，西部屬于402盤區輔助運輸巷，而相應的南部為8204采空區，對應的東部屬于礦界。

對于8202工作面回采煤層而言，其屬于5號煤層，厚度大致在10.75 m范圍內，因此煤層相對穩定，并未有太大的變化。其煤層結構相對穩定，大致成分為煤6.2 m，泥沙0.25 m。煤層節理以及相應的裂縫有一定的發育，相應的煤層厚度達到1～2 m。對于工作面使用綜合機械化回采工藝流程，回采深度可以達到552 m。通過相關部門提供的數據分析發現，8202工作面在回采深度達到570 m時，通常可以在回風順槽側形成一個正斷層F4，相應的落差為1.1 m，傾角為52°。由于受到構建應力的影響，當工作面回采到550 m位置時，將會在回風順槽側頂板出現大面積破碎。對于8202工作面而言，前期主要使用通用的帶壓強行法過F4斷層，這樣往往給工作面之間以及相應的輸送機帶來影響，同時造成不必要的安全隱患。

2 傳統過F4斷層法及問題的分析

2.1 帶壓強行法過F4斷層

煤礦生產技術單元進行調研研究發現，當使用帶壓強行法過F4斷層時，也就是說工作面進入斷層破碎帶之后，可以將采煤機隔斷深度控制在0.5 m內。當采煤機隔斷之后，可以使用采煤機單滾筒清理機道處煤矸石[1-2]。

2.2 主要存在的問題

經過調查發現，8202工作面其煤層相對偏軟，底板屬于炭質泥巖，因此硬度相對較軟。假如處于過斷層過程中，使用帶壓開采強行通過時，往往使得支架陷進底板。假如相鄰的支架交替陷入底板，那么在工作面鋪設的支撐架將會發生倒塌的事故，因此會給工作面帶來較大安全隱患。當處于過斷層時，工作面頂板承受的壓力逐漸增大，假如強行推進往往導致支架出現損傷。在采煤機實現上行回采過程中，滾筒牙座與支架頂梁將會發生碰撞，這樣使得兩者出現損傷，更有甚者將導致采煤機架的搖臂出現折斷。加之8202工作面煤質相對松軟，這樣將會導致煤壁出現大量的破損現象，從而導致端面空頂距不斷增大，往往會出現冒頂的現象。與此同時，當處于過斷層過程中，其工作面往往承擔的壓力不穩定，這樣導致片幫煤體出現在刮板輸送機上面，從而出現輸送機承擔的負荷逐漸增加，因此出現溜尾堆積浮煤過多的現象，導致清理比較困難。

3 施工方案的研究分析

8202工作面由于受到構造應力的影響，最終導致揭露斷層前頂板位置將會出現破碎現象。對于常用的采煤工藝而言，其工作面不能保證安全面快速推進。為了能夠更好地推進工作面的速度，優化工作面的正常生產，煤礦相關工作人員對8202工作面調研，制定了完備的垂直煤壁架棚法帶壓開采工藝，并且對工程實際進行分析。

3.1 垂直煤壁架棚法施工工藝

假如8202工作面回采達到552 m時，那么當采煤機開始移動之前，往往需要在煤壁以及相應的頂板之間增設一個梁窩，通常梁窩的深度設置為0.5 m，相應的寬度設置為0.3 m，通常可以把梁窩對應的施工地面設置在支架的前探梁中間，而梁窩的間距設置為1.75 m[3]。

通常可以在相鄰支架之間設置兩個錨索，間距設置為1.5 m。當錨索安裝完成之后，可以把一根工字鋼放入梁窩，其長度為2 m，并且工作鋼的一端和錨索進行連接，如圖1所示。

圖1 8202工作面的垂直煤壁架棚施工平面示意圖

當設置工字鋼的過程中，工作人員在安裝時必須使得鋼梁面和頂板接觸。為了更好地避免頂板出現較大面積的坍塌，工作人員可以在頭部端頭位置施工，一組設置30根工字鋼[4]，當完成工作鋼安裝之后，采煤機可以實現正常的割煤。工作人員在安裝工作鋼的過程中可以同時實現采煤割煤，由此可以看出兩者之間不會產生影響。

工作人員把工字鋼設置在尾端頭時，當采煤機實現一刀割煤流程之后，工作人員可以開始頭部位置安裝工字鋼，因此能夠實現交替施工，從而可以有效地達到斷層面[5]。為了更好地保護工作人員的生命安全，尤其對于破碎煤壁而言，在安裝工字鋼之前，必須使用單體支護實施保護，同時需要在煤壁掛網，下面是掛網流程：第一，把菱形金屬網設置在單體柱上面，與地面的距離為1.0 m，并且規格設定為：長×寬=4.0 m×1.2 m；第二，對于相鄰金屬網而言，可以采用鉛絲進行連接，與此同時可以用鋼管網鍥在煤壁上。

3.2 應用效果

8202工作面運用垂直煤壁架棚法帶壓法過F4斷層和傳統帶壓法進行比較可以發現，頂板安裝棚梁之后，可以設置相應的斷層破碎支護，這樣能夠有效地防止端面頂板出現下沉以及煤壁片幫現象。當處于回采過程中，揭露斷層時，通常情況下頂板破碎比較嚴重，相應的頂板下沉量僅僅達到0.12 m，相應的煤壁最大片幫厚度達到0.33 m。當頂板施工錨索鋼梁之后，能夠有效地提高工作面破碎頂板所受到的工作阻力。通過調研可以發現，工作阻力從62%提高至91%，從而能夠極大地提高支護能力。

4 結語

從具體的工程實踐可以發現，垂直煤壁架棚法過斷層破碎帶，不僅可以有效地降低工作面過斷層過程中對設備造成的故障，同時可以有效地提高過斷層時的回采速度，此外可有效地優化支護效果，從而能夠有效地優化回采效率。