摘 要：文章以5310大采高工作面過正斷層F96為例探討大采高工作面過斷層的方法。大采高工作面過斷層困難較多，主要集中在頂幫控制、割煤工藝、設備維護、瓦斯防治等方面。文章通過過斷層期間合理選擇過斷層方案、優(yōu)化割煤工藝、巷幫煤體提前加固結合工作面煤體及時現場加固的方法，總結出大采高工作面過斷層管理經驗，并取得顯著效果。

關鍵詞：大采高；斷層；加固；割煤工藝

1 工作面概況

5310工作面煤層平均厚度5.75m，煤層傾角2°～15°。在距切中以南468m處發(fā)育一正斷層F96，對工作面回采影響很大。

5310大采高工作面煤層頂底板情況：

直接頂：3m的泥巖，灰黑色，中厚層狀，含植物化石。

老頂：1.45m的細粒砂巖，深灰色，石英為主，含泥質及白云母碎片，泥質孔隙膠結，膠結中等，顯水平層理。

工作面共布置145架液壓支架，其中過渡液壓支架4架，排頭液壓支架7架，中間液壓支架134架。采空區(qū)采用一次采全高頂板全部垮落法管理頂板；支架的中心距全部為1.75m，中間支架最大控頂距為5.535m，最小控頂距為4.67m。

2 F96斷層概況

煤層賦存情況：

根據地質勘探及巷道掘進資料顯示，切眼以南468m處發(fā)育一正斷層F96，斷層F96順煤層的傾向方向延伸，最終尖滅在工作面內。F96斷層情況如圖1、圖2及表1所示。

3 過斷層回采工藝及技術

3.1 過斷層方案選擇

從地質情況及斷層性質上看，F96斷層落差小，揭露不含水、不導水，影響工作面傾向長度為27m，斷層兩側煤厚2.5～3.5m，53105巷該斷層處揭露煤厚為1.8～2.2m，煤層仰角為9°，頂底板為泥巖，較軟。因此，該工作面過F96斷層采用直接推過的方法，減少煤炭損失。

3.2 煤體注漿加固

3.2.1 無機材料超前加固

由于F96斷層均影響機尾部分，斷層面附近20～30m范圍內，頂板壓力較大，煤體破碎、松軟，容易發(fā)生冒頂、片幫事故，在回采過程中會造成機尾三角區(qū)片幫頂板冒頂等事故，使得三角區(qū)難以控制。因此，結合53105巷煤壁側破碎情況提出，在機尾距離斷層面60～80m前，在斷層面前后30m范圍的三角區(qū)內進行水泥漿或無機材料深淺孔注漿加固，以控制機尾6～8個支架的頂幫。

深淺孔充填注漿方案及參數如下：

注漿孔布置：淺孔布置在53105巷靠煤一幫，布置兩排鉆孔，分為上排和下排，每排鉆孔間中心距為3000mm，排間與深孔交錯布置，深淺孔間距為1500mm，下排孔距底板為1100mm，上下排間距為1100mm，上下深淺孔之間呈“三花”孔布置方式。巷幫孔采用錨桿鉆機或幫鉆打孔，孔徑？準36～42mm；淺孔深度2000mm；深孔深度8000mm；上排孔垂直煤壁向上10～15°，左右垂直煤壁；下排孔垂直煤壁；孔口距巷道底板面高2000～2200mm，根據幫部實際情況，孔口選擇在圍巖較好處，以提高封孔效果和減少裂隙返漿的現象。

淺孔封孔深度為500～700mm；注漿方式為孔內采用埋無縫注漿鋼管，全長一次注漿施工；淺孔注漿材料為C425水泥+水玻璃，雙液注漿，孔口混合，水泥與水玻璃漿液體積比1：0.4；注漿壓力1MPa左右；且終孔壓力達到2～3MPa。

深孔封孔深度為2500～3000mm；注漿方式為全部深孔鉆孔采用埋注漿管，孔內下無縫注漿鋼管與塑料管，無縫注漿鋼管位于外側，且長度不得小于3000mm；深孔采用新型GP-3無機高強注漿材料，水灰比0.6∶1，使用成巖劑添加劑量為粉料重量的2%，單液注漿，深孔嚴禁雙液注漿；注漿孔口壓力3～5MPa，且終孔壓力達到4～6MPa。

深淺孔的注漿順序如下：

鉆孔布置順序：打鉆時先打淺孔，封孔，聯管注漿，每班注5個鉆孔；再進行深孔的“打鉆-封孔-注深孔”工藝，或一個班淺孔、下一個班深孔的作業(yè)方式。

深淺孔注漿順序：注漿時先注淺孔，深孔一般滯后于淺孔注漿5個孔左右且滯后時間在4小時以上。

3.2.2 臨時煤壁加固

工作面過斷層過程中，煤壁破碎、頂板破碎、或片幫冒頂嚴重，工作面圍巖難以控制，需要使用專用無機材料工作面對煤壁、頂板進行注漿加固。機尾三角區(qū)超前3～4m注漿。

3.3 工作面過斷層方法

3.3.1 采高及工作面調斜

斷層區(qū)兩側煤厚為1.5～3.5m，煤層傾角為9°，回采過程中工作面下部采高為4～4.5m。根據過斷層影響范圍及坡度變化，在進入斷層破碎影響區(qū)或斷層前20m范圍前，工作面下部采高應維持在3.8m左右。同時，斷層走向角度為110°，工作面機尾-機頭真方位為111°，為了讓工作面揭露斷層時與斷層面迎合，且讓機尾先揭露斷層，則工作面過斷層前需要調斜，即機尾比機頭進度快3～5m左右，并于斷層前5m調整完畢。

3.3.2 工作面走向規(guī)劃

如圖4，工作面過斷層剖面示意圖，根據斷層傾向、斷距及53105巷掘進情況，工作面過F96斷層時應有如下規(guī)劃：工作面距斷層前10m由仰采變?yōu)槠狡?，水平推進，機尾沿53105巷推進，125#左右支架沿煤推進，中間支架盡量排齊、排直，控制角度的同時盡量少割矸，通過斷層后6～8m臥底300～500mm后起坡，恢復“破底挑頂”推進方式過薄煤區(qū)。

3.4 過斷層采煤工藝

3.4.1 采煤工藝

（1）正常割煤工藝。工作面斷層影響區(qū)范圍外，如機頭～126#支架處于正?；夭?，采用正常設計的采煤工藝，即“端頭割三角煤，往返兩刀”割煤方式，支架及時支護，成組推溜。煤壁區(qū)片幫、端面距超過規(guī)定時必須帶壓拉超前架。移架滯后于前滾筒3～4個支架，且要控制移架速度、采煤機速度，使得兩速度相適應。

（2）單向割煤工藝。斷層影響區(qū)范圍內，頂板壓力較大，煤體破碎、松軟，容易發(fā)生冒頂、片幫事故。因此，此區(qū)域需要連續(xù)、單向的割煤，禁止機尾進刀。此外，工作面過斷層揭露矸石時，若采煤機能割動，則采用采煤機慢速割矸通過，若不能，則禁止采煤機強行割矸，應采用爆破工藝破矸，采煤機單向掃矸通過。單向割煤工藝具體敘述如下：

a.工作面過斷層時，采煤機在機頭進刀后由機頭向機尾正常割煤并進入斷層影響區(qū)或揭露斷層，及時支護，整個工作面不推溜。

b.機尾返空刀，同時推進采煤機后方輸送機，采煤機運行至后滾筒超出斷層影響區(qū)15個支架左右，即距離機尾50m（115#支架左右），向機尾方向進刀、割煤（矸、掃矸），及時支護，同時，推進機頭～115#及115～126#支架進刀彎曲部分輸送機。

c.采煤機順著溜子向機頭牽引并推溜，至125#架自動進刀，并向機頭割煤，及時支護，推溜。

d.采煤機割煤至機頭后，由機頭正常進刀，并進入下一個循環(huán)。

e.支護：整個過程中采用及時支護的方式，尤其是斷層及破碎區(qū)，采煤機前滾筒過后，在不影響后滾筒的情況下，滯后前滾筒2個架移架，若不能馬上移架，必須先推出伸縮梁支護，等后滾筒過后2～3架，帶壓移架的同時收伸縮梁，并打出所有護幫板，機尾返空刀時可將護幫板收起，兩滾筒盡量自下方通過。

3.4.2 硬矸爆破工藝

過斷層過程中，當矸石較軟，機組能割動時，采取機組割矸通過，機組速度控制到4m/min以下。當矸石較硬，機組割不動時，嚴禁強行割矸，采取打眼放震動炮輔助機組通過；每天在檢修班期間對已揭露的矸石進行打眼放炮，打眼位置根據現場情況而定。

施工工序：放炮-割矸工序為“敲幫問頂→臨時支護→打眼→裝藥→聯線→放炮→檢查→機組掃底→拉架→頂溜”。

矸石震動爆破爆破且排除爆破安全隱患之后，方可用采煤機進入掃矸割煤。視具體情況，采煤機掃矸割煤時采用全截深或淺截深工藝，并且控制牽引速度，同時，應控制規(guī)定的采高、加強噴霧灑水等；放一次震動炮疏松的矸體，一般可以讓采煤機割進三刀左右，三刀之后再進行防震動炮，進入下一個循環(huán)。

3.4.3 工作面推進速度

工作面推進速度是影響大采高工作面圍巖狀態(tài)和質量的一個重要因素，過斷層期間，頂板壓力較大，煤體破碎、松軟，容易發(fā)生冒頂、片幫事故，且來壓不規(guī)律，停產或回采速度過慢直接導致煤壁大面積片幫或支架負載過大，并隨著時間的推移而惡化，甚至導致冒頂、支架壓壞、支架傾倒等問題。所以，須有意識地加快推進速度，減弱工作面礦壓的顯現，把斷層影響區(qū)頂板壓力甩至老塘。

3.5 提高支護質量

3.5.1 提高液壓支架初撐力及工作阻力

在過斷層過程中，支架需要提高初撐力與工作阻力支架以增大與頂底板摩擦力，減少支架、頂板向后的分力，有效地預防高射炮、防治片幫、防止仰采時支架下滑、倒架、咬架。過斷層時，液壓泵站提高供液壓力為33～37MPa，液壓支架初撐力不低于26MPa且由支架工負責檢查。

3.5.2 超前支護

過斷層時，為防止采動、斷層面錯動給巷道、煤體帶來破壞，回采過程中，機尾距斷層面50m左右進行“一梁三柱”超前支護，機尾距斷層面30m左右改為“一梁四柱”超前支護。同時，單體液壓支柱需要合理的迎山角，才能發(fā)揮超前支護合理的作用，單體柱的迎山角一般等于巷道傾角的1/6～1/8，迎山角過大、過小都會降低支架的支撐能力，同時超前支護的單體液壓支柱也要適當增加初撐力，做到迎山有力。

3.5.3 加強煤壁支護與管理

大采高仰采時，煤壁穩(wěn)定性較水平開采差，尤其是構造破碎區(qū)，如果控制不當，會導致大面積片幫、冒頂，支架出現空頂、下滑、倒架的現象。因此，加強煤壁支護與管理，應做到以下幾點：

（1）護幫板護幫時必須有效地、最大面積地接觸煤壁，并有一定的支護力。

（2）護幫板提前于前滾筒1～2個支架收起，并于控高滾筒過后最短時間內將其打出。

（3）破碎、片幫地區(qū)應拉超前架，拉超前架時，不應將伸縮梁與護幫板收回，而是拉架同時收伸縮梁，并作出調整，整個過程中不留斷面，防治片幫、冒頂進一步惡化。

（4）煤體、頂板破碎形成護幫板、頂梁間隙大量漏出時，應于護幫板、架間頂部鋪網。

3.5.4 溜子上竄、下竄或歪架調整措施

溜子上竄（機頭）、支架上歪時，采用單向割煤工藝，由機尾向機頭割煤，工序是：機尾斜切進刀為防止單向割煤→拉架、護幫→割煤至機頭→返空刀、臥底掃煤→機頭向機尾推溜→割機尾三角煤→進刀→下一循環(huán)。這樣，輸送機始終由機頭往機尾推移，可以調整溜子上竄；當溜子下竄、下歪時，采用相反方向即可。

4 取得效果

（1）利用檢修班對工作面煤體、巷幫提前加固，提高支護質量，加強煤壁支護與管理，僅在斷層面前后2～3架出現間斷性片幫，片幫深度600～1000mm，整個過斷層期間在斷層面前后及其影響區(qū)段均未發(fā)生冒頂事故。

（2）回采過程中單向割煤，合理調整過斷層期間的割煤工藝，杜絕了大塊矸石卡絆采煤機、工作面溜子的事故，未出現因割矸造成的設備損壞。

（3）由于過斷層期間減小采煤機截割深度，放緩采煤機速度，未出現大面積片幫，沒有出現冒頂事故，消除了過斷層對工作面通風瓦斯管理沒有任何不良影響。

5310工作面通過以上措施，順利通過F96斷層。