31017 工作面過斷層技術應用研究

郭 鵬

（晉能控股集團鐵峰煤業(yè)有限公司，山西 朔州 037200）

1 工程概況

1.1 斷層情況

K14 斷層位于31017 工作面自回采里程190 m延伸至回采里程270 m 處，影響范圍約80 m，根據(jù)消突鉆孔數(shù)據(jù)顯示該斷層自31017 回風順槽向工作面延伸，長度約40.5 m，最大落差4 m，對工作面的回采有較大的影響。（不排除因鉆孔誤差，導致預測結果不準確，不排除斷層貫通工作面可能）。其具體情況，如表1 和圖1 所示。

圖1 31017 回風順槽K14 斷層段巷道揭露剖面圖

表1 工作面揭露斷層情況表

1.2 工作面煤層及頂?shù)装迩闆r

31017 工作面煤層及頂?shù)装迩闆r，如表2 和表3所示。

表2 工作面煤層情況匯總表

2 31017 工作面過斷層方法

由于斷層落差為4 m，小于采高且31017 工作面受斷層影響的區(qū)域內頂?shù)装鍘r性相同，都為泥質粉砂巖，水平層理，巖石完整度高，因此31017 工作面在過此斷層期間可以通過采煤機直接破巖的方式進行推進[1-2]。

2.1 加強超前支護

在回采里程190～270 m 段，利用頂板支護錨索架設工字鋼梁，接頂處使用半圓木背緊，張拉錨索貼頂，單體柱打設于工字鋼下方，采用以上方式對31017 回風順槽頂板超前支護段頂板進行加強支護，確保頂板安全。

2.2 造假頂過渡

在31017 回風順槽190～200 m 處煤壁側肩窩頂板漏空，利用原有巷道內錨索支護外露段套短節(jié)錨索，并連接固定工字鋼梁形成錨索吊梁，自吊梁至頂部逐層十字交叉搭設木垛，接頂處使用木楔背緊背實，確保接頂嚴實后，張拉錨索進行緊固，形成假頂，假頂高度與工作面頂板形成緩臺階狀，確保工作面支架可以接頂平穩(wěn)向下過渡。當該段進入超前支護段后，將單體柱打設在工字鋼吊梁下方，形成工字鋼抬棚，對超前支護段進行支護，對支設單體液壓支柱掛防倒繩，拴軟連接防倒繩整體固定，進行二次防倒。其示意圖，如圖2 所示。

圖2 錨索吊梁假頂示意圖

2.3 局部爆破破巖

因斷層局部段頂板巖性較硬，厚度達2.5 m，采煤機截齒及齒套損壞嚴重，嚴重影響回采進度，為保證設備完好及推進速度，采用人工打眼、放松動炮進行破巖，采煤機截割通過的方式進行回采。

在距頂板0.5 m 打眼（于支架護幫板中心位置），雙排眼布置，眼距1.5 m，排距0.8 m，每炮眼孔深1.5 m，裝藥量600 g；根據(jù)矸石分布范圍情況布置炮眼數(shù)量。

松動時采用YT-28 氣腿式鑿巖機打眼，1.5 m 長六棱中空釬桿，Φ42 mm 型鉆頭，風管、水管等。炸藥采用安全等級三級的乳化炸藥，其直徑為Φ27 mm×300 mm，質量為300 g，毫秒延期電雷管引爆，MFB-200型起爆器起爆。

3 過斷層安全技術措施

3.1 支架與設備管理措施

1）在斷層影響的范圍內，煤層厚度降低，為了能夠順利通過，必須對采煤機采高調整，進行調整，確保工作面采高維持在4.2～4.5 m 的范圍內；

2）支架必須接頂嚴實，伸縮梁上方空頂高度超過300 mm 時，必須用圓木背實，防止漏頂事故發(fā)生；如果頂板破碎掉頂，必須及時在支架頂上背木料接頂；掉頂嚴重時，必須在該段工作面支架頂梁上鋪單層木背板護頂，必要時打設鋼針+半圓木背頂接嚴。背頂時作業(yè)人員站在所掉頂支架的上行方向作業(yè)。頂板破損極嚴重，造成頂板冒落較高時，需對冒落區(qū)域補設錨網(wǎng)索支護對頂板進行加固，隨后采取架設木垛方式過斷層[3-5]。

3）必須嚴格執(zhí)行追機移架和帶壓擦頂移架，少降快拉，支架移到位升起后必須持續(xù)供液3～5 s，確保支架對頂板的支撐要求達到額定初撐力，減少頂板下沉量。在頂板壓力大，帶壓移架有困難時必須打單體柱輔助移架，單體柱必須用防倒繩系牢在支架上，同時單體柱不得打在刮板輸送機上。在拉架時保證斷層區(qū)域液壓支架根據(jù)斷層走勢頂梁呈階梯狀下降，側護板高低差不得超過整個側護板的2/3，防止擠架咬架。

4）在回采過程中要按照實際情形，逐步調整采煤機臥底量，保證工作面頂?shù)装宓钠秸取＿^構造帶后，工作面刮板及支架整體呈7°俯采方式緩慢進入斷層上盤，當支架能夠順利接頂，隨后恢復原有煤層坡度，沿煤層頂板回采，

5）斷層處會造成局部圍巖強度降低，承受能力減弱，很容易發(fā)生片幫頂板掉落等現(xiàn)象，在構造影響段和頂板破碎段采煤機司機要根據(jù)移架速度控制好采煤機速度，必要時可停機等待拉架，支架工需及時護幫護頂，減少控頂距及空頂時間。

3.2 頂板安全管理措施

在工作面斷層揭露前10 m，如遇頂板破碎或者片幫嚴重時，可以采取在回采側巷幫或者工作面煤壁提前加注瑪麗散，用來固化頂板和煤壁，增加其強度，以此預防大面積漏頂和片幫，從而極大減小了斷層對頂板及煤幫的影響；加強上、下出口的維護，發(fā)現(xiàn)斷梁折柱、失效支柱，及時更換，保證上下出口安全暢通。工作面過斷層期間工作面及安全出口應保持暢通無阻，上下安全出口高度不低于1.8 m，寬度不小0.8 m[6-8]。

3.3 防災害技術管理措施

加強過斷層期間監(jiān)測監(jiān)控，如果發(fā)生大范圍壓力突然升高的情況，必須立即停止作業(yè)，提升支護強度；過斷層期間需加強對假頂肩窩處的瓦斯?jié)舛纫约皵鄬訋У墓ぷ髅嫱咚節(jié)舛葯z測，局部高冒區(qū)瓦斯?jié)舛容^高時需及時使用高壓風管機風簾等措施稀釋瓦斯?jié)舛龋l(fā)現(xiàn)任何威脅征兆時，必須立即停止作業(yè)[9-10]。

4 煤質管理

4.1 含矸率控制

加強工作面回采期間的頂板控制，支架初撐力達到要求，防止冒頂溜矸，盡量減少矸石來源；工作面拉架時采用及時移架方式，漏頂嚴重時采用超前支護方式，防止頂板掉渣；及移架推溜要及時，支架要接頂嚴密，防止架前漏矸，加強頂板管理；做好采空區(qū)的管理工作，避免矸石的混入。

4.2 雜物控制

回采過程中，必須將雜物（網(wǎng)片、背板、木料、棉紗、塑料袋、舊膠管、油桶、繩皮等）清理干凈，材料、設備及時整理回收，絕不能進入運煤系統(tǒng)；檢修中剩余的各種物品也必須統(tǒng)一整理和回收，絕不能進入運煤系統(tǒng)中；做好檢查工作，如果在刮板和皮帶上發(fā)現(xiàn)大塊矸石和雜物要及時停止設備，進行清理，清理干凈后方可運行；井下要保證足夠數(shù)量的的垃圾箱，井下人員要把殘留下的垃圾統(tǒng)一放到垃圾箱并定期進行清理，不得隨意丟棄至運煤系統(tǒng)中。

5 應用效果分析

在采用以上方法后，通過受過斷層影響區(qū)域耗時25 天，極大的提高了通過時間，而且過在過斷層回采期間，未出現(xiàn)支架傾倒、頂板冒落等大的安全問題，僅在局部范圍內煤壁出現(xiàn)小范圍片幫（片幫深度在0.3 m以內），這說明效果良好。

6 結語

超前支護段對頂板進行加強支護，可以很好的改善圍巖狀況，有效減少了頂板破碎和煤壁片幫的可能性；造假頂侯假頂高度可以高度與工作面頂板形成緩臺階狀，確保工作面支架可以接頂平穩(wěn)向下過渡；局部爆破破巖確保了設備完好及推進速度；煤質管理從源頭上降低了矸石和雜物的含有率，保證了煤炭的純度。通過以上方法和措施，工作面安全、順利的通過了斷層，為礦井類似情況提供了參考。