綜放工作面過斷層構造帶開采技術探討

侯長青

(潞安集團 上莊煤業公司，山西 長治 046299)

在煤礦的日常生產中，斷層是較為普遍的地質構造之一。一般已探明的落差較大的斷層在工作面設計時已避開，但掘進中揭露的或隱藏的一些落差較小的斷層，不僅減慢工作面回采速度，也可能威脅回采安全。本文以某礦2104綜放工作面為背景，闡述了綜放工作面在遇到斷層帶地質構造帶時，依據現場實際條件，適時對施工方案進行改進，從而快速通過大范圍構造區。

1 工作面概況

2104綜放工作面位于某礦21采區東部，南面與21軌道上山、21膠帶上山相連，東面、北面接礦井邊界保護煤柱，西面為未開采區域。地面標高：1 273～1 430 m，井下標高：1 089～1 176 m。

工作面開采9號+10號+11號合并煤層，煤層賦存于石炭系太原組地層下段上部，厚度穩定，平均厚度6.0 m，局部9號與10號之間有一層夾矸，較薄，最厚為1.1 m。煤層圍巖特征見表1。

表1 圍巖及其特征

2 工作面揭露斷層構造帶情況

2104工作面整體上為一由北向南傾斜的單斜構造，切眼長度216.5 m，運巷長度997 m，風巷長度973 m，可采長度為885 m，煤層傾角為3～13°，平均傾角為8°。

在巷道掘進時，運輸巷掘進至868.4 m時揭露斷層FJ57,落差3.0 m。回風巷掘進至763.2 m時揭露斷層FJ49,落差2.0 m；掘進至784.7 m時揭露斷層FJ50,落差3.5 m；掘進至799.5 m時揭露斷層FJ51,落差3.0 m；掘進至813.9 m時揭露斷層FJ52,落差1.5 m。在工作面回采時，該斷層構造帶將對回采作業造成較大影響。

根據2104工作面無線電波透視技術成果報告，2104工作面存在2個坑透異常區(見圖1)。

圖1 工作面巷道布置及坑透結果示意

1號異常區：位于回風巷824～853 m、運輸巷837～882 m區段，此區段為斷層影響帶，僅受揭露斷層FJ57影響，對回采影響較小。

2號異常區：位于回風巷751～824 m、運輸巷809～837 m區段，此區段為斷層影響帶，受揭露斷層FJ49、FJ50、FJ51、FJ52影響，推斷靠近回風巷位置可能存在斷層破碎帶或煤厚變薄，對回采有一定影響。

3 過斷層構造帶管控措施

1) 鉆探驗證斷層帶賦存情況。在已有無線電波透視技術成果的基礎上增加鉆探方法。首先在回采前從運輸巷、回風巷回采幫打鉆，進一步驗證此斷層帶賦存的具體范圍；其次在回采接近斷層范圍前，邊回采邊鉆探，每圓班從切眼煤壁向回采方向打鉆，防止無計劃揭露構造。

2) 注重地質因素影響。斷層造成了原有巖體(煤體)的錯動不連續，降低了其堅固性，巖體內擁有不同大小、不同性質的斷層面，這些都為地下水的儲存和移動創造條件。過斷層前要通過鉆探等手段查明裂隙的發育程度，探明是否存在裂隙水，查清裂隙水之間可能的水力聯系，從而提前采取針對性的防水或疏水措施。

4 過斷層構造帶現場實踐

4.1 爆破技術

根據切眼及兩巷揭露巖層顯示，本工作面斷層帶范圍內，巖層多為較堅硬的石灰巖和砂巖，局部為軟泥狀泥巖。回采時對于斷層帶較堅硬的巖石部分，無法采用采煤機直接截割，先進行松動爆破，然后使用采煤機回采出煤。

松動爆破是制約正規循環進度關鍵環節。由于支架及刮板輸送機擋煤板限制，加之現場操作空間，采用頂眼、中部眼和底眼三排眼布置方法。炮眼布置參數如下：底眼距底板0.5 m，中部炮眼距底板1.5 m，頂眼距底板2.5 m。三排眼仰角均為0°，水平轉角均為10°，炮眼間距均為1 m，眼深1.8 m。每個炮眼裝藥量根據現場巖層變化情況或巖石硬度變化情況而定，最大為0.8 kg(4卷)。最大爆破長度10 m，超過10 m時，必須分次打眼、分次起爆(具體見圖2)。在爆破作業時，根據構造帶揭露的高度、硬度、節理發育等情況，及時調整炮眼位置、角度及裝藥量。

圖2 工作面炮眼布置示意(mm)

4.2 過斷層帶安全技術措施

1) 加強支護。受斷層構造帶的影響，斷層發育區域已受到了不規則的破壞，頂板破碎，煤層變軟，頂板和煤壁的承載能力明顯下降。因此在過斷層帶期間要加強支護，尤其加強對斷層面前后區域的頂板控制。

采煤機通過斷層破碎區域后應立即移架支護，移架滯后采煤機后滾筒2～3架，及時打護幫板。當有煤壁片幫現象發生或端面距超過規程規定時要帶壓超前移架。當移架跟不上采煤機前進速度時，要適當降低采煤機速度，必要時可停機移架。采煤機割構造帶巖石時，應降低采煤機的牽引速度，最大牽引速度不得超過1.5 m/min。

嚴格掌握采高，采高不得超過支架允許最大高度。要經常觀察頂板情況，支架與頂板接觸要密實，杜絕接頂不實、不嚴現象，保證支架初撐力達標。如發生漏頂時，應及時停機采用半圓木將頂板支護完好，確保安全后方可繼續割煤。

2) 加強現場管理。由于采煤機臥底掃煤或爆破后底板破碎巖石效果不佳等原因，易造成工作面的斷層段出現局部凸起等現象，進而使刮板輸送機的平整度變差，甚至支架出現局部傾斜加重，所以必須保證工作面頂底板的平整度，使其坡度平緩變化。要根據底板巖石硬度，合理調整底眼密度和裝藥量，保證底板巖石的爆破效果。如出現底板局部凸起，可適當增加采煤機掃底次數，待底板平整后再頂出刮板輸送機。

5 結 語

2104工作面過斷層構造帶，共用時45 d，平均回采速度為2.3 m/d。過斷層群的難易程度不僅與斷層的落差、煤層的厚度、傾角、斷層走向和工作面的相對位置有關，還受綜采設備的工作高度、頂底板條件等因素限制，要綜合考慮各方面因素，采取科學合理的方法和措施，保證綜采工作面快速安全通過斷層帶。