綜采工作面安全回采技術措施應用

白曉敏

（山西煤炭進出口集團左云長春興煤業有限公司，山西 大同 037100）

山西煤炭進出口集團左云長春興煤業有限公司307工作面東部為東盤區未開采區域及原長春興采空巷道，東北部為原英格寨煤礦采空巷道，南部為已回采303工作面，西部為南盤區三條大巷及已回采303工作面，北部為南盤區未開采區域。工作面位于南盤區中部，不存在周邊礦井影響。

307工作面設計走向長度為1 970 m，傾向長度為230 m，工作面回采煤層為22號層，平均厚度為9.76 m。22號煤層結構復雜，厚度較穩定，上距19號煤層17.94~53.10 m，下距25-1號煤層4.11~15.17 m。

307工作面在回采過程中共計揭露2條較大斷層，分別為F2和F3斷層。其中F2斷層落差為1.2 m，傾角為35°；F3斷層落差為1.4 m，傾角為45°，且全部為逆斷層。截至目前工作面已完全過F2斷層，工作面在過F2斷層期間通過現場觀察發現，受斷層影響工作面出現嚴重頂板破碎、煤壁片幫現象，制約著工作面安全高效回采。

1 工作面過斷層技術難題

1）通過對307工作面進行地質勘測發現該工作面存在厚度為1.4 m的炭質泥巖偽頂，炭質泥巖具有脆性大、煤質松軟、密度低的特點；該工作面還存在厚度為10.3 m的粗砂巖直接頂，粗砂巖具有煤質堅硬、密度大的特點。因此工作面在推進至斷層區域時會出現比較嚴重的頂板破碎，這樣不僅會給工作面的正常支護造成較大影響，也會給支護后的頂梁造成一定的破壞。

2）工作面在正常回采期間，在采動影響及構造應力的作用下，工作面的頭尾巷會出現頂板局部破碎并離層的現象，若僅僅采用傳統的支護方式已經無法滿足支護要求。

3）由于該工作面的F3斷層具有較大的傾角，導致過斷層期間工作面傾角嚴重，這會造成后期出現采煤機打滑、支架倒架及刮板機上竄下跳的情況。

2 安全技術措施

2.1 回采工藝

根據工作面的地質勘測資料顯示，F3斷層煤層的傾角為45°，斷層落差高度為1.4 m，如圖1所示。該斷層的上盤煤層基本頂與下盤煤層疊加厚度為0.7 m，若利用采煤機滾筒對上盤落差的直接頂進行強行切割，由于該直接頂的成分為粗砂巖，其硬度較大，會對采煤機滾筒造成較大損傷，因此該方法不適用于過斷層。通過研究可以使用松動爆破的方法來通過斷層。

圖1 307工作面F3斷層剖面示意圖（mm）

1）在工作面按照1.0 m的深度施工兩排鉆孔，相鄰鉆孔的距離為0.6 m，相鄰兩排鉆孔的距離為1.0 m，第一排鉆孔在距離頂板0.5 m處且與頂板保持10°的仰角。

2）當鉆孔施工完畢后向每個鉆孔正向裝入300 g的乳化藥卷，并用炮土及水袋對鉆孔進行封堵。

3）每次同時爆破的炮眼最多為5個，爆破完成后要及時對爆破區域的浮煤進行清理，并操作支架快速前移，對頂板進行及時支護，防止頂板由于長時間空頂而發生垮落。

2.2 支護措施

工作面在過斷層期間由于受到采動、構造應力、巷道圍巖及爆破等影響會發生頂板垮落，因此需要加強對斷層區域的頂板支護。而僅僅采用傳統的支護方式已經無法滿足支護要求，需要采用錨桿、錨索、金屬網組成的聯合支護來對斷層頂板進行支護，并在工作面的頭、尾巷安裝超前木柱支護。

1）每次爆破完成后需及時對爆破點的矸石進行清理，并在頂板施工鉆孔，之后將長為4.5 m的錨索塞入鉆孔內并填裝樹脂藥，按照垂直工作面煤壁方向將長為0.6 m的工字鋼梁與錨索外露端固定，并用鎖具進行緊固，相鄰錨索的距離為1.75 m，相鄰兩排鉆孔的距離為1.0 m。

2）為了能夠確保頂板的完整性，還需在相鄰兩根錨索之間施工一個錨桿鉆孔，并將一根螺紋鋼錨桿塞入孔內，錨桿的長度與直徑分別為2.5 m、22 mm。鉆孔施工完畢后向每個鉆孔裝入兩根樹脂藥，并用炮土對鉆孔進行封堵，按照平行工作面方向將長、寬分別為0.45 m、0.28 m的鋼帶與錨桿外露端進行緊固。

3）工作面安裝聯合支護的范圍從距離斷層5 m處開始直至完全通過斷層帶5m后。

4）為了能夠更好地維護過斷層帶期間頭、尾巷的頂板穩定，還需分別在兩巷超前30 m的位置支設木柱，木柱的間、排距分別為1 m、1.5 m，并按照每排4根的規格進行支護，并用鉛絲將相鄰兩個木柱進行連接，避免木柱倒塌。

2.3 其他安全技術措施

1）由于在過斷層期間整個工作面存在較大的傾角，因此需采取相應的防倒架措施，并為支架及絞車安裝防滑、防倒裝置。為了避免刮板機在運行時出現上竄下滑，輸送機在推移過程中應盡量保持平直，支架的推拉桿要與輸送機底座形成一定的夾角，這樣能夠在輸送機下滑時產生反作用力。

2）在過斷層帶期間，每班在設備運行前和運行時都要進行專項檢查，確保工作面的液壓支架完好，能夠為工作面頂板提供有效的支撐力。

3）開始爆破作業前要對爆破區域周圍的雜物進行清理，并疏散人員，爆破期間嚴禁人員通過，并按照“三人聯鎖、一炮三檢”的相關爆破制度執行。

4）每班派專人分別對頭、尾巷的頂板變形量進行觀察，并對頂板的下沉量進行記錄，如發現變形量異常增大時要及時匯報管理人員并采取有效的防治措施。

5）工作面煤壁若發生片幫時會產生較多的瓦斯，對工作人員的安全造成較大隱患，因此綜采工作面每10架支架前探梁下方需安裝一套瓦斯檢測儀，一旦瓦斯發生報警要及時撤離工作人員。

3 結語

截至2019年6月17日307工作面已回采到位，工作面在過F3斷層期間采取合理有效的安全技術措施后，在回采過程中未出現頂板破碎、煤壁片幫現象，工作面過斷層回采速度由原來的2.4 m/d提高至5.6 m/d，提高了工作面回采效率，保證了工作面過斷層回采安全，取得了顯著應用成效。