綜采工作面過斷層采煤技術(shù)分析

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司杜兒坪煤礦 山西 030022）

引言

煤炭資源是我國的重要能源組成部分，對于煤炭的科學(xué)采集可以有效的提升采集的效率，并避免在采集過程中問題的出現(xiàn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于煤炭的采集日趨密集，因此對于煤炭采集方法的創(chuàng)新與有效執(zhí)行，成為提升煤炭產(chǎn)量的重要組成部分。但在使用綜采技術(shù)進(jìn)行煤炭采集的過程中斷層的出現(xiàn)使其技術(shù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)突出問題，需要相關(guān)的從業(yè)人員加大技術(shù)研發(fā)力度，以此提升綜采技術(shù)的有效應(yīng)用。

1.綜采工作面過斷層的常用技術(shù)

(1)挑頂起底法

圖1 直接過斷層采煤法

在綜采工作面的操作過程中，由于巖石的碎裂等情況的出現(xiàn)，會發(fā)生冒頂現(xiàn)象，由于冒頂?shù)拇怪备叨容^大，加深了底板、采高、頂板等方面的變化系數(shù)，進(jìn)而存在支架被壓死或傾倒的可能。挑頂起底法是在遇到斷層面時，通過挑頂或者臥底的方法，對于斷層面周圍的巖石進(jìn)行強(qiáng)制性的截割，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在進(jìn)行工作面的截割操作的過程中，若出現(xiàn)斷層與其后的相連的底板更低的情況時，通過挑頂?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)對于斷層的有效通過的目的。此外，對于液壓支架大于斷層上下盤與其周圍的煤層厚度時，同樣可以采用挑頂?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)斷層的通過。在頂?shù)装逯袔r層厚度偏低等特殊情況出現(xiàn)時，可以借助煤機(jī)來實(shí)現(xiàn)挑頂操作。如圖1，為一項工程中的直接過斷層采煤法的效果圖。

(2)割煤高度調(diào)整法

這種方法是在利用綜采方法進(jìn)行煤礦開采而出現(xiàn)斷層時，一般可以利用躲避斷層的方式來實(shí)現(xiàn)通過斷層的目的。其具體的操作方法是，在對于斷層的走向、落差、工作面的夾角等方面信息的基礎(chǔ)上，借助于工作面刮板輸送機(jī)的起伏范圍以及采煤機(jī)在爬坡方面的強(qiáng)度等實(shí)際情況，對于割煤的高度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而通過斷層情況以及斷層采集工作之間的關(guān)系，利用割頂留底的方式完成對于斷層的有效通過。例如：若液壓支架的下限高度為a，頂板最大沉降量為b，富余伸縮量為n，則利用液壓支架進(jìn)行支護(hù)時，其高度則為a+b+n，這種方法適用于液壓支架通過的下限高度小于上下盤之間的煤層厚度的情況。

(3)跳采法

這種方法是利用斷層的位置點(diǎn)的基本情況，采用局部巖石遷移或者整體遷移的方法來實(shí)現(xiàn)通過斷層的目的，在進(jìn)行巖石的遷移之后，需要進(jìn)行新巷道的挖掘，并配置以回收支架的安裝。跳采法的應(yīng)用條件是在遇到工作面斜交斷層加大并且通過較為困難時采用，并保證新巷道與斷層的平行以及材料及運(yùn)輸具有良好的預(yù)留巷道，在斷層落差較大的特殊情況出現(xiàn)時，一般可以通過遷移法保證新巷道與運(yùn)輸巷道的斜交或平行。由于跳采法實(shí)施過程中會出現(xiàn)原巷道長時間空置以及壓力增加的情況，因此在方法的實(shí)行前需要對于斷層的實(shí)際情況進(jìn)行全面的考量。

2.綜采工作面過斷層采煤技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

(1)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

為保證開采過程中的安全性與經(jīng)濟(jì)性，需要通過對于斷層情況的掌握，制定有效的挖掘策略，進(jìn)而保證過斷層方法的順利實(shí)施，支護(hù)技術(shù)是綜采開采面遇到斷層時，保證斷層通過的常用技術(shù)，通過對于冒頂問題的解決，可以起到對于后續(xù)問題的預(yù)防作用。例如：在某煤礦開采的過程中出現(xiàn)斷層時，若其回采位置與開切眼間距90米，落差8.2米時，需要在距此工作面30米的位置進(jìn)行切眼的重開，由于二者之間的間距較近，加之原工作面超前壓力的影響，會使得新切眼的壓力加大，因此，在操作的過程中，需要利用錨網(wǎng)索以及支護(hù)技術(shù)的綜合操作，為新巷道的安全性提供保障。在此操作中，需要保證加強(qiáng)型螺紋鋼錨桿的直徑在22毫米，且其預(yù)緊力大于80千牛，并按照科學(xué)的排距進(jìn)行錨桿的布設(shè)，以此實(shí)現(xiàn)對于巷道中心的有效加固。在此基礎(chǔ)上，需要對于其中承受壓力較為嚴(yán)重的地段進(jìn)行單體支柱的局部補(bǔ)強(qiáng)操作，進(jìn)而為遷移作業(yè)的有效執(zhí)行提供基礎(chǔ)。

(2)合理提升工作面的推進(jìn)速度

通過對于推進(jìn)速度的合理提升，可以有效降低煤壁的暴露時長，進(jìn)而降低頂板被損壞的程度，因此，需要在進(jìn)行綜采技術(shù)的應(yīng)用過程中，在有效調(diào)查礦洞實(shí)際情況以及設(shè)備的運(yùn)行能力的基礎(chǔ)上，通過對于數(shù)據(jù)的收集與整理，制定合理的推進(jìn)方案，保證對于礦道作業(yè)的過程中，斷面出現(xiàn)的可能被有效降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速通過巷道的目的。其操作流程中，核心的技術(shù)即是對于速率的計算，需要把推進(jìn)速率控制在有效的范圍之內(nèi)，進(jìn)而提升技術(shù)應(yīng)用的合理性。此外，此操作可以有效提升采煤效率，并降低成本的投入，提升采煤的經(jīng)濟(jì)性。

(3)整合調(diào)整工作面與斷層線的夾角

在進(jìn)行綜采技術(shù)操作的過程中，若出現(xiàn)的工作面斷層的落差大于其傾斜斷面時，可以利用平推的方式通過斷面，但若其斷層線與工作面之間的夾角比較小或者平行時，會出現(xiàn)較大的斷層暴露面積，這種情況下對于頂板具有較大的維護(hù)難度，因此，可以采用調(diào)整斷層面與綜采工作面的夾角的方式，為頂板的維護(hù)創(chuàng)造可能性，并有效降低二者的交叉面積，但在操作的過程中存在較大的耗時，因此在運(yùn)作過程中需要采用合理的方法進(jìn)行操作。例如：為保證頂板維護(hù)與過斷層時間的平衡性，在操作過程中可以借助中等程度穩(wěn)定性的頂板工作面，使其夾角維持在20到30度之間，若存在頂板穩(wěn)定性較差的情況，需要適當(dāng)提升夾角至30到45度，以保證操作的穩(wěn)定執(zhí)行，這一做法同時延長了綜采工作面的長度。

(4)完善斷層位置的巖石處理

對于斷層位置的巖石處理，需要借助斷層位置巖石的情況，采取具有針對性的方法進(jìn)行巖石的處理。例如：若斷層處的巖石的硬度小于4，則可以采用截割的方式進(jìn)行巖石處理，若硬度超過4，可以利用開眼放炮的方式進(jìn)行處理，以此為挑頂與臥底的操作提供條件。在此過程中要對于藥量進(jìn)行科學(xué)的控制，并在開眼的深度以及角度等方面執(zhí)行規(guī)范性的操作。在進(jìn)行放炮操作的同時，需要在支架外設(shè)置防護(hù)筒，并在支架前柱懸掛擋矸皮帶，以此實(shí)現(xiàn)對于液壓支架的有效保護(hù)。

(5)斷層面附近的注漿加固措施

單體柱配合板梁來執(zhí)行煤幫的臨時支護(hù)，這種方式由于構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的煤、矸交界區(qū)域的煤壁破碎、片幫大，會加大工作人員的工作量，并提升大面積冒頂出現(xiàn)的可能。因此，需要在斷層附近進(jìn)行注漿加固，進(jìn)而降低安全事故出現(xiàn)的可能。一般注漿技術(shù)有兩種操作：①斷層面注漿，在回風(fēng)順槽揭露斷層前一米左右的位置，進(jìn)行煤壁的注漿加固，一般在采高2/3處設(shè)置孔深5米的單排注漿孔，并每隔4米進(jìn)行一次注漿，一次保證對于斷層的有效通過；②留頂煤注漿，一般采用單排注漿孔以及局部打孔注漿，其注漿方案與煤壁注漿方案相似。如圖2，為一項工程中現(xiàn)場注漿打孔示意圖。

圖2 斷層面注漿孔布置示意圖

(6)過斷層期間的回采工藝控制

在過斷層期間，要通過回采工藝進(jìn)行頂板的后續(xù)支護(hù)，進(jìn)而保證在過斷層期間的安全性。一般有以下幾個方面需要考量：①支護(hù)的及時性，嚴(yán)格保證支架初撐力，并對其及時調(diào)整；②預(yù)先對于回風(fēng)順槽進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，調(diào)整超前支護(hù)范圍從40米到60米；③在過斷層期間嚴(yán)格配合采煤的相關(guān)工序，提升支架與采煤的協(xié)作性；④依據(jù)順槽的坡度逐步調(diào)節(jié)采煤機(jī)的臥底量，避免臺階的出現(xiàn)。

3.結(jié)論

綜上所述，為保證在煤炭采集過程中，可以對于斷層的通過進(jìn)行有效的技術(shù)支持，需要在創(chuàng)新綜采技術(shù)的基礎(chǔ)上，依據(jù)采集點(diǎn)的地質(zhì)情況以及斷層結(jié)構(gòu)等方面信息的有效掌握，利用調(diào)整外部環(huán)境以及內(nèi)部操作技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過科學(xué)的分析與規(guī)范的流程操作，做到對于斷層的有效通過，并對在此過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時的整改，進(jìn)而規(guī)避在煤礦采集過程中出現(xiàn)采礦風(fēng)險的可能，促進(jìn)采礦業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。