董 波

（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司 斜溝煤礦，山西 呂梁033602）

目前國內(nèi)綜采面過斷層的常用技術(shù)方法主要有調(diào)整割煤高度法、跳采法、挑頂臥底法等〔1－3〕。大采高綜采工作面由于采高大，過斷層破碎帶時(shí)有支架實(shí)際支護(hù)阻力降低、頂板漏矸等情況發(fā)生，尤其當(dāng)斷層落差較大時(shí)，會加大工作面通過的難度〔4－7〕。大采高綜采面過斷層的方法與斷層落差、煤層厚度、煤層傾角、支架最小工作高度、斷層處巖石硬度以及工作面推進(jìn)方向等因素有關(guān)〔8－9〕。

斜溝煤礦23103大采高工作面為大采高長工作面，工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，賦存了多個(gè)小斷層，對工作面正常回采帶來嚴(yán)重影響。采用重做切眼或是縮短工作面長度在大采高長工作面實(shí)施中存在諸多困難，且嚴(yán)重影響大采高工作面的回采效率，因此有必要對復(fù)雜地質(zhì)條件下大采高長工作面過斷層工藝進(jìn)行研究探討。

1 工程概述

斜溝煤礦23103工作面位于21采區(qū)西側(cè)，其北、東、西三側(cè)均為實(shí)體煤，南側(cè)為21區(qū)運(yùn)輸、皮帶、回風(fēng)三條上山。工作面斜長為242.2m，工作面煤層厚14～15.92m，平均14.38m，煤層傾角8.2°～10.7°，平均9°；采用一次采全高采煤工藝，全部垮落法管理頂板。根據(jù)三維地震勘探、工作面鉆探、坑透及瞬變電磁等大量探測資料，該工作面工作面小斷層、節(jié)理發(fā)育。受斷層的影響，斷層兩側(cè)20～30 m內(nèi)煤體破碎，偽頂、直接頂變厚，頂板破碎，對工作面回采有一定影響。

2 過斷層安全技術(shù)

受斷層影響，周圍的煤層坡度產(chǎn)生變化，沿工作面推進(jìn)方向的仰角局部達(dá)10.7°，總體仰角較緩，平均9°，且機(jī)頭處于高處，機(jī)尾處于低處。同時(shí)，周圍煤體較破碎，煤層結(jié)構(gòu)受到破壞。為了工作面順利通過斷層，擬定了以下過斷層時(shí)的安全回采技術(shù)措施。

2.1 采高調(diào)整

2.1.1 工作面調(diào)斜

為了讓工作面與斷層面迎合，減少影響長度和煤壁的片幫，在工作面過斷層前需要一定程度的調(diào)斜。如F108斷層，走向角度為103°，機(jī)尾－機(jī)頭真方位為111°，調(diào)斜后真方位應(yīng)為103°～105°，即機(jī)尾比機(jī)頭進(jìn)度快15～20m左右，并應(yīng)于斷層前5m調(diào)整完畢。

2.1.2 過斷層采高的調(diào)整

根據(jù)斷層的性質(zhì)、位置、傾向、斷距及相關(guān)巷道的掘進(jìn)情況，工作面過斷層時(shí)應(yīng)有相應(yīng)的走向規(guī)劃（見圖1）。工作面距斷層面一定距離L開始起坡，結(jié)合原有的煤層傾角和設(shè)備的性能，過斷層總仰角不應(yīng)超過12°。起坡距L計(jì)算如下：

式中：β為總仰角，≤12°；α為煤層傾角，°；H為斷層落差，m；L為起坡距，m。

斷層影響區(qū)的采高在起坡前降低至4m左右，起坡過斷層期間采高控制在4m內(nèi)，起坡過程中采用挑頂留底方式推進(jìn)，斷層尖滅處沿煤推進(jìn)，另一側(cè)沿巷道推進(jìn)，其中間的支架盡量排齊、排直，控制高度的同時(shí)盡量少割矸石。工作面過斷層面后，保持采高4m，仰角慢慢變小，當(dāng)頂板見矸石時(shí)開始平坡并沿頂推進(jìn)，以臥底的方式逐漸恢復(fù)采高。

圖1 工作面過斷層規(guī)劃示意

2.2 過斷層回采工藝

2.2.1 采煤機(jī)割煤

20103工作面揭露的斷層均發(fā)育在工作面的中下部，斷層影響區(qū)煤體破碎、松軟，容易發(fā)生冒頂、片幫事故。實(shí)踐表明，工作面進(jìn)入斷層破碎區(qū)進(jìn)刀時(shí)，刮板機(jī)彎曲段因煤壁斜切、護(hù)幫不平而經(jīng)常片幫、冒頂。因此，針對此情況提出不在斷層區(qū)進(jìn)刀的單向割煤工藝，并將機(jī)尾進(jìn)刀提前至斷層影響區(qū)以外，其回采工藝見圖2。

圖2 斷層影響區(qū)單向割煤示意

工作面過斷層揭露矸石時(shí)，若采煤機(jī)能割動，則采用采煤機(jī)慢速破矸通過；若不能，則禁止采煤機(jī)強(qiáng)行破矸，應(yīng)采用爆破工藝破矸，采煤機(jī)單向掃矸通過。以斷層F108為例，斷層單向割煤工藝具體敘述如下：

① 采煤機(jī)在機(jī)頭正常進(jìn)刀后由機(jī)頭向機(jī)尾正常割煤，并進(jìn)入斷層影響區(qū)或揭露斷層，及時(shí)移架支護(hù)，斷層段不推移輸送機(jī)，斷層尖滅處以外15m為彎曲段。

② 進(jìn)刀，采煤機(jī)從機(jī)尾空刀至斷層尖滅處沿刮板機(jī)自動進(jìn)刀，隨后將刮板機(jī)全部推進(jìn)，采煤調(diào)換滾筒，向機(jī)尾割煤，及時(shí)支護(hù)，不推輸送機(jī)。

③ 采煤機(jī)割煤至機(jī)尾后，反空刀，并隨推輸送機(jī)，采煤機(jī)運(yùn)行至85m處自動割煤，并正常割至機(jī)頭，完成一個(gè)循環(huán)。

2.2.2 松動爆破割矸

當(dāng)斷層矸體局部或整體過硬、或使用采煤機(jī)割矸而折損的成本過高時(shí)，應(yīng)采用放炮疏松堅(jiān)硬巖體，再用采煤機(jī)割矸、掃矸的工藝過斷層。

放炮－割矸工序?yàn)椋呵脦蛦栱敚R時(shí)支護(hù)－打眼－裝藥－警戒－放炮－采煤機(jī)割（掃矸）－拉架－推溜。放炮－割矸工序應(yīng)做到或注意以下事項(xiàng)：采煤機(jī)停在作業(yè)點(diǎn)15 m范圍內(nèi)時(shí)，必須閉鎖采煤機(jī)；在每個(gè)支架的巖幫前架設(shè)一個(gè)單體液壓支柱（見圖3），緊緊護(hù)幫貼幫，單體柱采用“帶帽、穿鞋”的形式，上部頂在傘檐緊收的護(hù)幫板上，幫體破碎時(shí)，用兩側(cè)的單體柱夾木板圍住。

圖3 巖幫臨時(shí)支護(hù)斷面示意

炮眼布置為兩排三花眼布置方式，共4排炮眼，眼間距為1m，排距0.866m，眼深1.5m，下排眼距底板為0.5 m，向下75°～80°，上排眼距頂板0.8m 左右，向上80°～85°，中上、中下排眼分別向上、向下1°～3°。炮眼布置見圖4。

圖4 炮眼布置

放震動炮后割矸，有利于采煤機(jī)的工作和保護(hù)，在割矸過程中，截深應(yīng)控制在0.7m左右，牽引速度不超過4 m／min，同時(shí)應(yīng)控制規(guī)定的采高、加強(qiáng)噴霧灑水等。放一次震動炮疏松的矸體，一般可以讓采煤機(jī)割進(jìn)三刀左右，三刀之后再進(jìn)行防震動炮，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

3 過斷層期間頂板管理

保證支架的完好狀態(tài)，使其處于良好的工作狀態(tài)，不竄液、不漏液。兩端頭、斷層處采高過渡段支架保持良好地接頂，支護(hù)好側(cè)護(hù)板，防止支架倒架、咬架。泵站的工作壓力應(yīng)達(dá)到31.5MPa，支架立柱的初撐力不得低于26 MPa。移架時(shí)，采用“少降快拉”帶壓擦頂移架的方式。放震動炮后，如果巖幫片落，要及時(shí)移架或伸出伸縮梁支護(hù)頂板。煤層段頂板破碎，要留頂煤，但采高不應(yīng)低于4.5 m，如果頂板破碎有掉矸、漏矸現(xiàn)象，要及時(shí)穿板梁控制頂板。

4 結(jié)語

1）綜合23103大采高工作面探測資料分析，得出強(qiáng)行通過斷層的可能性，并制訂了相應(yīng)的技術(shù)措施。采用控制采高、工作面調(diào)斜、單向割煤、硬矸先震動爆破后采煤機(jī)割（掃）矸相結(jié)合的方式，順利通過工作面斷層，提出了斷層處單向割煤回采工藝。

2）過斷層時(shí)，要嚴(yán)格控制采高，保證支架的良好性，加強(qiáng)頂板控制，做好冒頂防護(hù)。實(shí)踐證明：工作面強(qiáng)行通過斷層，減少了工作面搬家工作量，節(jié)約了費(fèi)用，保證了工作面連續(xù)推進(jìn)，減少資源浪費(fèi)，提高了煤炭資源回收率，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，為類似大采高條件下過斷層提供了依據(jù)。

〔1〕楊文斌 .大采高工作面過斷層技術(shù)〔J〕.煤炭工程，2010，（8）：53－55.

〔2〕陳少璞，王 濱，王瑞智，等 .大柳塔煤礦12611－2綜采面過斷層技術(shù)研究〔J〕.煤炭工程，2011，（10）：72－74.

〔3〕劉 強(qiáng)，魏秉祥，楊興廷，等 .綜采工作面過斷層及揭露尾巷層位控制技術(shù)〔J〕.煤炭工程，2013，（9）：50－52.

〔4〕鄭學(xué)亮 .綜放工作面過斷層技術(shù)管理實(shí)踐〔J〕.煤礦開采，2006，11（6）：55－56.

〔5〕劉志剛，張華清 .綜采工作面過斷層技術(shù)與實(shí)踐〔J〕.煤礦開采，2010，15（5）：30－31.

〔6〕張德峰，陳 勇 .綜放工作面過斷層頂板活動規(guī)律研究與應(yīng)用〔J〕.中國煤炭，2013，39（4）：56－59.

〔7〕郭守泉，彭永偉 .綜采工作面過斷層技術(shù)綜述〔J〕.煤礦開采，2008，（4）：30－31.

〔8〕楊 磊，張西斌，李春元，等 .極軟煤層大采高工作面遇斷層煤壁穩(wěn)定性研究〔J〕.煤炭工程，2011，（10）：77－79.