綜采工作面通過較大斷層方法探討

許錫軍

（山西晉煤集團公司晉圣松峪煤業有限公司，山西 晉城 048000）

1 工程概況

松峪煤業有限公司XV1302 綜采工作面為15號煤層首采工作面，工作面范圍內煤層平均厚度2.6 m，煤層傾角3°～10°，采高為2.6 m，采用走向長壁后退式采煤法，綜合機械化采煤工藝，全部垮落法管理頂板。回采期間大小斷層6 條，其中較為復雜的斷層為FJ2 正斷層，具體見圖1。

圖1 XV1302 工作面布置及構造位置

XV1302 綜采工作面回風順槽540 m 處揭露FJ2 正斷層，落差12 m，傾角62°，斷距12 m，見圖2。該斷層段巷道施工期間有頂板淋水，巷道頂部有黃泥漿流出。回風順槽過斷層段為全巖巷道，煤層位于巷道頂部，巷道用11#礦用工字鋼密集棚支護，局部進行了噴漿處理，工字鋼棚中部打有點柱加強支護。XV1302 工作面裝備ZT16000/16/30 端頭支架一組，ZZ8000/17/32 液壓支架104 架，支架帶有護幫板，有利于工作面過斷層期間應對片幫、垮冒；安全閥設定壓力為40.7 MPa，能夠保證過斷層期間的支護強度。過構造時超前支護20 m 范圍內在原錨網支護基礎上架π 型鋼梁棚加強支護，即采用單體液壓支柱加π 型鋼梁進行加強支護，距工作面煤壁10 m 為一梁四柱，10～20 m 為一梁三柱，排距1 m。

圖2 FJ2 斷層剖面

根據FJ2 斷層與工作面的位置關系，預計斷層影響工作面的走向長度約65 m，傾向長度約61 m，工作面過斷層期間需割底板（煤層在工作面頂部）由斷層下盤過渡至斷層上盤煤層中，割矸走向長度約40 m。

2 工作面過斷層采取的工藝方案

1）工作面過構造時，加快機尾回采進度，對工作面進行調斜回采，快速通過斷層。具體要求為：回采工作面到達斷層邊緣時開始調斜回采，加快回風順槽回采速度，由機尾向機頭按照90#架、60#架、30#架單向割煤，即機尾回采4 刀，機頭回采1 刀，直到機尾超前機頭6～8 m 時平推工作面回采。

2）工作面到達斷層處時，對工作面支架全部進行調整，保證支架與刮板運輸機垂直連接，避免出現擠架、咬架。對液壓支架的供液管路進行全面檢查，確保管路無跑、冒、滴、漏現象，保證支架初撐力不低于25.2 MPa。

3）工作面割矸回采段適當降低采高，以減少割矸量，根據支架技術參數，最低采高不得低于2.1 m，保證活柱伸出量不少于400 mm，以防止壓死支架；加強刮板輸送機彎曲段管理，彎曲段長度不得小于30 m，防止運輸機運行阻力過大。

4）過斷層期間，相鄰支架之間高低錯差不得超過側護板的2/3，頂梁仰俯角不超過7°。留頂煤期間，要采取跟機移架措施，及時支護頂板，必要時上板木控制頂板，防止架間漏煤（矸）導致空頂。回風順槽超前支護段的單體柱全部穿自制柱靴，柱靴規格為邊長300 mm 的方形鐵靴，柱靴處底板要平整，防止柱靴損壞。

5）過斷層前，回風順槽過斷層段（變坡點以下）50 m 全部加強支護到位。棚距超過500 mm 的工字鋼棚間按一梁四柱套工字鋼梁+單體柱加強支護，在工字鋼梁下用4 m 長圓木打兩趟一梁四柱抬棚；同時，在工字鋼棚下按柱距1 000 mm，排距1 100 mm支設4 排單體液壓支柱加強支護，靠幫單體柱距幫200 mm；所有單體柱全面穿柱靴，并系防倒繩防倒。回采時端尾液壓支架托木梁控制頂板，杜絕端頭頂板漏冒現象發生。具體支護方式見圖3。

圖3 片幫漏頂段棚頂支護

6）加強回風順槽超前支護段的頂板巡查，每班巡查不少于1 次。發現頂板開裂、單體柱穿底量超標（超過100 mm）時，必須及時采取縮小棚距、柱距措施加強支護；發現單體柱失壓、漏液等現象時，必須查明原因，進行更換支護。對頂底板松軟段必須加強巷道頂底板移近量觀測，超過100 mm/m 時，必須采取縮小棚距、柱距措施加強支護。

7）頂板特別破碎、背板木無法控制，需要鋪金屬網時，首張網必須加板木固定，鋪網范圍兩邊必須超過頂板破碎段不少于3 個支架的長度，網片搭接寬度不少于200 mm，兩個網邊交錯間隔100 mm連網；金屬網下背板木防止墜包，板木間距不得超過600 mm。必要時，采取注漿加固方式加固頂板，保證巷道支護強度，減少工作面冒頂漏矸。

8）過構造放松動炮主要技術參數：松動爆破設計放一次炮割兩刀煤（巖），炮眼深度1 400 mm，與煤壁夾角80°，孔徑42 mm，間距800 mm，排距600 mm，底排炮眼距采面底板300 mm，正向裝藥，水泡泥封孔，黃泥封孔長度不小于500 mm；根據破巖厚度分別采用一排、二排、三排炮眼，“三花”、“五花”布置方式；原則上炮眼距煤層保持在300～500 mm，現場根據破巖厚度、巖石硬度等條件適當調整煤眼間排距，以確保破巖粒度適當，提高施工效率。

3 兩巷超前支護參數

1）回風順槽過構造段50 m 棚距超過500 mm的全部進行套棚(工字鋼梁+單體柱)一梁四柱加強支護。在回風順槽過構造段工字鋼棚下兩側距幫500 mm 處各支設一排4 m 長圓木抬棚，一梁四柱，超前支護長度不小于30 m。

2）過斷層前，回風順槽過斷層段在巷道工字鋼棚梁下按一梁四柱加強支護。端尾采用雙排密集柱切頂，末排柱與支架頂梁末端站齊，柱距300 mm；內排密集柱間距500 mm，與末排切頂柱排距600 mm（循環進度）；切頂柱至煤壁段單體柱間距小于1 000 mm，排距1 100 mm。

3）采煤機過機尾時，三角區超前回棚長度控制在800～1 000 mm 之間，巷道回采幫木抬棚由液壓支架托梁支護，便于改移機道內單體柱。改支單體柱時，嚴格執行先支后回的原則，確保支護強度。網片起始和終止位置超過頂板破碎段長度不少于3個支架；網片下背木間距不超過600 mm。金屬網架間連網不少于一道，以防止移架時金屬網滑脫。

4）遇片幫漏頂處理頂板時支護標準：木梁抵緊煤壁，與支架前梁用40 t鏈連接牢固，處理頂板時金屬網搭接寬度要保持在500 mm 以上，杜絕頂板持續漏冒；板木要分布均勻；冒落高度超過1 m 時，板木層數不得少于3 層；木梁靠煤壁端支設的單體柱，必須站在實底上，且有可靠的防倒措施；割煤（矸）時，單體柱超前3 m 進行改移，必須支設在采煤機運行區間以外，嚴防采煤機割倒單體柱；割煤移架后及時恢復煤壁側單體柱支護。

4 效果總結

針對FJ2 近正交斷層，采取“工作面提前調偽斜，使機頭超前機尾，屆時快速推機尾。視現場情況定，控制好機頭的超前量，杜絕出現上竄下滑，并嚴格控制好支架的方向及架間間隙。推進過程中，工作面機尾段可能會出現煤層變軟、片幫現象，對此采取‘淺截深、快拉架、速打護幫板’的方式，并對三角區采取挑木料支護的方式控制頂幫”的方法安全高效的通過了該構造區域，淘汰了“施工繞道甩斷層”的方式，不僅縮短了施工時間，還節約了大量成本。