劉中勝 陳 峰

（山東棗莊礦業(yè)集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司，山東省棗莊市，277000）

回采工作面補(bǔ)切眼內(nèi)掏槽過(guò)斷層技術(shù)研究與實(shí)踐

劉中勝 陳 峰

（山東棗莊礦業(yè)集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司，山東省棗莊市，277000）

介紹了棗礦集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司3上1101工作面采用補(bǔ)切眼內(nèi)掏槽過(guò)13.5m（走向346°、傾向76°、傾角55°）巖石大斷層的技術(shù)，使頂板得到了有效控制，加快了工作面推進(jìn)速度。

回采工作面 過(guò)斷層 補(bǔ)開(kāi)切眼 掏槽巷

1 工作面概況

棗礦集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司3上1101工作面標(biāo)高－330～－456m，地面標(biāo)高＋33.04～＋34.02m，傾斜長(zhǎng)223m，總體為一單斜構(gòu)造。煤層厚度為5.1m，傾角為16°。工作面南面為3上509工作面采空區(qū)，北面未開(kāi)采，東部緊靠邵集斷層，西部為西十一采區(qū)4條下山。工作面采高2.8m，放頂煤高度2.3m，循環(huán)進(jìn)尺0.8m。工作面老頂以粗、中砂巖為主，厚77m；直接頂為粉砂巖，厚10.4m；直接底為粉砂質(zhì)泥巖，厚5.0 m；老底為粉砂巖，厚9.6m。

根據(jù)切眼實(shí)際揭露，3上1101工作面地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育，共揭露斷層26條，落差大于2.0m的斷層有8條，其中落差最大的達(dá)13.5m。其余均在2.0m以下。F6斷層在3上1101工作面運(yùn)輸巷揭露，落差為13.5m，與工作面回采方向呈60°夾角，沿回風(fēng)巷方向落差逐漸減少，在回風(fēng)巷內(nèi)沒(méi)有揭露該斷層。F6斷層走向346°，傾向76°，傾角55°，預(yù)計(jì)會(huì)對(duì)回采過(guò)程的生產(chǎn)工作造成很大影響。

2 工作面過(guò)F6斷層方案設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)采煤工作面各種過(guò)斷層的方案比較，并結(jié)合F6斷層的空間產(chǎn)狀以及和工作面的相對(duì)關(guān)系，決定在工作面采用補(bǔ)切眼內(nèi)掏槽過(guò)斷層技術(shù)。

具體方法是，在3上1101工作面運(yùn)輸巷揭露斷層（落差13.5m）巖石處，向工作面內(nèi)沿切眼方向，進(jìn)行穿掘巷道，將工作面過(guò)斷層的大部分巖石穿掘出來(lái)，留設(shè)窄巖柱，即每掘進(jìn)一條寬度4m的巷道留設(shè)寬2m的巖柱，并對(duì)巷道進(jìn)行復(fù)合支護(hù)，確保工作面在整體推進(jìn)過(guò)程中有足夠的支撐強(qiáng)度。對(duì)于留設(shè)的中間巖柱，由于礦山壓力的作用發(fā)生塑性形變，采煤機(jī)易于切割，從而使工作面達(dá)到正常生產(chǎn)的目的。

2.1 掏槽巷道布置

先在3上1101工作面補(bǔ)切眼內(nèi)離運(yùn)輸巷30m處，沿12°下山施工一條02探巷，探巷與工作面運(yùn)輸巷方位一致，待探巷過(guò)斷層且掘進(jìn)工作面巷道底板見(jiàn)3上煤層底板停止施工。02探巷內(nèi)在F6斷層上盤(pán)先掘第一條掏槽巷道，名為02掏槽巷，巷道開(kāi)門(mén)沿?cái)鄬泳蜻M(jìn)，并與斷層保持2m的距離，邊探邊掘，當(dāng)斷層方位發(fā)生改變時(shí)，及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)方位，使巷道與斷層方位一致。巷道坡度根據(jù)運(yùn)輸巷坡度、02探巷坡度以及煤層傾角等資料確定，最終確定02掏槽巷坡度為14°。當(dāng)巷道掘至斷層落差小于5m時(shí)（即斷層的上盤(pán)煤層頂板與斷層下盤(pán)煤層底板對(duì)接時(shí)）停止掘進(jìn)。當(dāng)掘完第一條掏矸巷道后，在工作面回采路徑上依次平行布置03掏槽巷、04掏槽巷、05掏槽巷等其它巷道，直至布置到斷層對(duì)工作面生產(chǎn)影響不大的位置。見(jiàn)圖1和圖2。

2.2 巷道支護(hù)參數(shù)確定

經(jīng)過(guò)對(duì)斷層附近地質(zhì)條件反復(fù)計(jì)算和論證，確定掏槽巷道斷面為矩形，設(shè)計(jì)尺寸為凈寬3m，凈高3m，掏槽巷道之間巖柱留設(shè)3m。

2.2.1 巷道臨時(shí)支護(hù)

采用3根吊掛前探梁作為臨時(shí)支護(hù)，前探梁用3寸（?76.2mm）鋼管制作，長(zhǎng)度不小于4m，用螺紋錨桿和吊環(huán)（吊掛鏈）固定，每根前探梁用3根吊環(huán)固定，吊環(huán)用配套的錨桿螺母與鋼管焊接在一起，要求能承受49kN拉力。最大空頂距離2.1 m，最小空頂距0.5m，前探梁上方用4塊規(guī)格為2000mm（長(zhǎng)）×120mm（寬）×100mm（厚）的小板梁接頂，并用木楔打牢。

2.2.2 巷道初次支護(hù)

巷道頂部采用錨網(wǎng)梯支護(hù)，頂部高強(qiáng)金屬螺紋鋼錨桿規(guī)格為?20mm×2200mm，錨桿間距為800mm，鋼筋梯規(guī)格為?16mm×90mm×3000 mm，鋼筋梯排距為800mm，頂部金屬菱形網(wǎng)規(guī)格為900mm×3600mm；幫部采用錨網(wǎng)支護(hù)，高強(qiáng)金屬螺紋鋼錨桿規(guī)格為?18mm×1800mm，錨桿間排距為800mm×800mm，金屬菱形網(wǎng)規(guī)格為900mm×2300mm，所有金屬菱形網(wǎng)的壓茬為100 mm，壓茬處均用14＃鐵絲三花連接，鐵絲間距200mm，見(jiàn)圖3。

2.2.3 二次支護(hù)方式

該巷道掘進(jìn)完成后進(jìn)行復(fù)合二次支護(hù)，首先在頂板上打設(shè)由礦用12＃雙工字鋼焊接而成的錨索梁，錨索梁長(zhǎng)度為2800mm，沿巷道橫向布置，其間距為1600mm，每根錨索梁打設(shè)錨索3根，錨索間距為700mm，錨索長(zhǎng)度為6000mm。然后再配合單體液壓支柱進(jìn)行支護(hù)，單體液壓支柱過(guò)巷道方向布設(shè)4排，其間排距為600mm×800mm，所有支柱穿鞋戴帽。見(jiàn)圖4。

3 工作面回采過(guò)程中的主要技術(shù)措施

（1）工作面礦山壓力影響到補(bǔ)切眼和掏槽巷以前，即補(bǔ)切眼距工作面大約150m以前，必須完成補(bǔ)切眼和掏槽巷的二次支護(hù)，而且設(shè)專(zhuān)人每班對(duì)補(bǔ)切眼和掏槽巷進(jìn)行觀察記錄，發(fā)現(xiàn)有失效的、行程小于100mm的單體液壓支柱必須立即更換。

（2）根據(jù)掏槽巷頂?shù)装迩闆r，提前調(diào)整工作面頂?shù)装甯叨龋_保以掏槽巷的頂?shù)装遄鳛楣ぷ髅骓數(shù)装?。若掏槽巷壓力大，頂?shù)装逦灰屏看?，則以掏槽巷頂板為準(zhǔn)，對(duì)工作面底板向下剎底，確保采高達(dá)到2.7m，防止當(dāng)掏槽巷頂、底板下沉?xí)r，因采高小而影響支架正常拉移或采煤機(jī)正常通過(guò)。

（3）斷層區(qū)域及時(shí)移超前支架，即正常移架后，再拉一次支架，使支架前梁擠緊煤幫，端面距達(dá)到最小。若煤壁折幫，可在采煤機(jī)割煤前拉架，將支架前梁移至煤幫。

（4）帶壓擦頂移架及使用單體液壓支柱拖移支架。帶壓擦頂移架時(shí)，先啟動(dòng)推拉千斤頂，再逐漸卸載，使頂梁與頂板保持一定的支撐阻力，帶壓前移。這樣頂板不會(huì)出現(xiàn)明顯松動(dòng)，可有效控制頂板。當(dāng)帶壓擦頂移架受阻時(shí)，拖移支架可以使用規(guī)格為3.15m的單體液壓支柱，將單體液壓支柱一端支在該支架上，另一端固定在相鄰支架上，并采用遠(yuǎn)程供液的方式將支架推移至規(guī)定步距。拖移支架時(shí)應(yīng)將支架的推拉千斤頂?shù)目刂剖职淹频嚼魄Ы镯數(shù)奈恢谩?/p>

（5）在工作面斷層區(qū)域全面降低采高，但保證能使采煤機(jī)通過(guò)。

（6）當(dāng)工作面煤壁片幫深度超過(guò)1.0m時(shí)，在支架頂梁上沿走向穿大板料維護(hù)頂板，以確保頂板完整，并及時(shí)拉移超前支架，支架初撐力達(dá)到24 MPa以上，在支架頂梁上穿大板料時(shí)，允許降支架前梁，當(dāng)前梁降到能穿大板料時(shí)立即停止降落。

（7）確保泵站供液輸出壓力不低于30MPa，乳化液濃度配比達(dá)到3%～5%。每班安排專(zhuān)人對(duì)支架進(jìn)行二次補(bǔ)液，確保支架初撐力達(dá)到24～30MPa。

（8）增加超前支護(hù)長(zhǎng)度與強(qiáng)度，是控制工作面巷道變形的重要措施。3上1101工作面軌道巷超前支護(hù)長(zhǎng)度由原來(lái)的25m增加到100m，單體液壓支柱支護(hù)密度由原來(lái)的0.6m×1.0m增加到0.6m×0.5m，使超前支護(hù)強(qiáng)度提高了8倍，工作面軌道巷頂幫移近量減少了300～600mm，極大地提高了工作面端頭頂板的安全系數(shù)，從根本上杜絕了端頭頂板冒落事故。為順利通過(guò)斷層創(chuàng)造了有利條件。

4 礦壓觀測(cè)結(jié)果

為了探索3上1101工作面補(bǔ)切眼和掏槽巷上下兩側(cè)斷層支承壓力在補(bǔ)切眼和掏槽巷內(nèi)的分布情況，在補(bǔ)切眼和掏槽巷內(nèi)每隔10m設(shè)一測(cè)點(diǎn)，使用測(cè)尺、測(cè)槍及圍巖變形儀，按照十字觀測(cè)法原則，對(duì)每一個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了連續(xù)的觀測(cè)，通過(guò)對(duì)比分析，得出如下結(jié)果：

（1）巷道兩幫變形沿煤層的剪切面、節(jié)理或裂隙面滑動(dòng)，兩幫移近量較大。根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，補(bǔ)切眼和掏槽巷在工作面推采過(guò)程中，兩幫平均移近量為0.35m，最大移近量達(dá)到0.7m。

（2）由于補(bǔ)切眼和掏槽巷采用了錨索梁加單體液壓支柱的二次復(fù)合支護(hù)方式，使巷道的頂?shù)装逡平看蟠鬁p少。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的技術(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，掏矸巷道在工作面回采過(guò)程中，頂?shù)装迤骄平繛?.25m，最大移近量達(dá)到0.4m。

（3）由觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，巷道平均剩余寬度為2.65m，剩余高度為2.75m，變形后巷道斷面積為7.29m2，巷道斷面收縮率為23.46%。

補(bǔ)切眼和掏槽巷礦壓觀測(cè)的結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)情況表明，在工作面回采過(guò)程中，補(bǔ)切眼和掏槽巷采用了“錨、網(wǎng)、梯”聯(lián)合支護(hù)，以及在工作面開(kāi)采周期來(lái)壓前對(duì)巷道頂板的二次復(fù)合支護(hù)后，有效地控制了頂板下沉和巷道兩幫的變形，能夠滿足工作面推采對(duì)巷道的支護(hù)要求，沒(méi)有出現(xiàn)因補(bǔ)切眼和掏槽巷動(dòng)壓顯現(xiàn)劇烈、變形嚴(yán)重而影響生產(chǎn)的現(xiàn)象。

5 技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果

（1）巷道留設(shè)3m巖柱作為支撐，減少了工作面回采過(guò)程中， 超前壓力對(duì)穿掘巷道的破壞。

（2）工作面機(jī)頭至斷層段設(shè)備不需要撤除安裝，一次性推進(jìn)，并且推進(jìn)速度對(duì)工作面影響不大，減少了工作面撤面、安裝、合茬工序，大幅降低了生產(chǎn)成本，并且減少了過(guò)斷層對(duì)產(chǎn)量的影響，提高了工作效率。

（3）減少了輔助巷道的施工量（約300m）。

（4）降低了采煤機(jī)破矸量，提高了煤質(zhì)、提升了煤炭回采率。

（5）將過(guò)去需用約3個(gè)月過(guò)斷層時(shí)間縮減為1個(gè)月，節(jié)約材料、工時(shí)等費(fèi)用400余萬(wàn)元，避免了8.5萬(wàn)t煤炭資源的丟失浪費(fèi)。

[1] 桂良玉.靜態(tài)破碎技術(shù)在綜采過(guò)斷層中的應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè)，2010（1）

[2] 張奇.從爆破機(jī)理看合理的掏槽方式[J].河北煤炭，1986（2）

[3] 盧建偉.淺析巖巷掘進(jìn)過(guò)斷層破碎帶及煤層時(shí)施工方式的調(diào)整[J].煤礦現(xiàn)代化，2010（3）

The research and practice of the crossing fault technology by opening off cut and slotting at mining face

Liu Zhongsheng，Chen Feng

（Shandong Gaozhuang Coal Mining Group Co.，Ltd.Zaozhuang，Shandong 277000，China）

This paper introduces the technology of crossing large fault by opening off cut and slotting at Gaozhuang coal mine group Co.，Ltd.3 1101face，successfully crossed the large rock fault of 13.5meters（to 346°，76°，dip Angle to 55°）.By using the crossing fault technology，the roof was effectively controlled；the speed of face advance was speeded up.

coal face，crossing fault，open－off cut，slotting

TD353

A

劉中勝（1964－），男，高級(jí)工程師，1988年畢業(yè)于山東礦業(yè)學(xué)院采礦專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任棗莊礦業(yè)集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司副礦長(zhǎng)兼總工程師。

（責(zé)任編輯 張毅玲）