劉建昌

（同煤集團(tuán)朔煤公司小峪煤礦，山西 朔州 038301）

同煤集團(tuán)朔州朔煤小峪煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為210萬(wàn)t/年，目前礦井開采煤層為5#煤層，屬石炭二疊紀(jì)煤層，煤層發(fā)育不穩(wěn)定，伴隨著斷層、地塹等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，5#煤層平均厚度為5m?，F(xiàn)采區(qū)內(nèi)共分三個(gè)盤區(qū)，分別為南I盤區(qū)、301盤區(qū)以及402盤區(qū)，8122工作面位于南I盤區(qū)，工作面走向長(zhǎng)度為1700m，傾向長(zhǎng)度為154m，截至目前8122工作面已回采600m，距停采線還剩1020m。

根據(jù)小峪煤礦地測(cè)科提供8122工作面地質(zhì)資料顯示，8122工作面在回采期間共揭露兩條正斷層（F2、F3），分別位于工作面140m、890m處，落差分別為0.7m、1.5m。在過F2斷層時(shí)采用采煤機(jī)強(qiáng)行割頂巖石的方法通過，由于未采取合理有效的安全管理技術(shù)措施，造成67#、71#支架頂梁損壞，采煤機(jī)切割滾筒軸承斷裂，工作面頭尾順槽受壓力影響出現(xiàn)局部離層等現(xiàn)象，不僅嚴(yán)重制約著8122工作面高效生產(chǎn)，大大降低了機(jī)械設(shè)備使用壽命，而且在生產(chǎn)過程中很容易造成頂板垮落，發(fā)生重大煤礦事故。對(duì)此小峪煤礦生產(chǎn)技術(shù)科通過技術(shù)研究，總結(jié)了工作面在過F2斷層時(shí)出現(xiàn)的主要技術(shù)難題，并根據(jù)地質(zhì)資料對(duì)F3斷層進(jìn)行認(rèn)真分析，提出了合理有效的回采工藝及安全管理技術(shù)措施，力求保證綜采面安全穩(wěn)定生產(chǎn)。

1 8122過F2斷層主要存在的技術(shù)難題

（1）根據(jù)8122工作面頂?shù)装迕簬r層柱狀圖顯示，工作面頂板存在偽頂，偽頂主要為炭質(zhì)泥巖混合巖層，巖層厚度為1.2m，該巖石呈片狀，脆性大，易破碎，基本頂為粗砂巖，厚度為8.7m，巖石普氏系數(shù)f=4.0，巖石硬度大。在強(qiáng)行割頂煤過F2斷層時(shí)頂板破碎嚴(yán)重，特別是工作面過斷層帶時(shí)受構(gòu)造壓力影響，頂板成大面積破碎狀態(tài)，不僅加大了頂板維護(hù)難度，而且破碎巖石層對(duì)支架頂梁造成損壞程度大。

（2）在過斷層期間受構(gòu)造應(yīng)力影響，工作面頭尾順槽壓力加大，頂板出現(xiàn)局部離層現(xiàn)象，在過斷層帶時(shí)回風(fēng)順槽巷頂板出現(xiàn)破碎、局部冒頂現(xiàn)象，傳統(tǒng)的頂板錨桿、錨索支護(hù)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

（3）由于F2斷層傾角為30°且與整個(gè)工作面斜交，在過斷層期間工作面整條傾角加大，從而造成工作面液壓支架倒架、陷底現(xiàn)象，刮板輸送機(jī)上竄下跳現(xiàn)象，降低了機(jī)械設(shè)備安全性能。

2 過F3斷層安全管理技術(shù)措施

2.1 過F3斷層回采工藝

根據(jù)地質(zhì)資料顯示，F(xiàn)3斷層傾角為45°，落差為1.5m，工作面回采方向?yàn)閿鄬酉卤P，下盤煤層上移，上盤煤層下移，如圖1所示。工作面煤層頂板偽頂厚度為0.7m，所以F3斷層上盤煤層頂板基本頂與下盤煤層疊加厚度為0.8m，若采用采煤機(jī)強(qiáng)行割頂煤過斷層時(shí)，需割上盤直接頂厚度為0.8m，而直接頂主要以粗砂巖為主，f=4.0，巖石硬度大，對(duì)采煤機(jī)切割滾筒損壞程度大，所以不適合采用采煤機(jī)強(qiáng)行通過的方法，通過研究，決定采用松動(dòng)爆破的方法過斷層破碎帶。

（1）工作面炮眼深度為1.0m，共計(jì)布置兩排炮眼，炮眼間距為0.5m，排距為0.8m，第一排炮眼距頂板0.5m，上排炮眼與頂板成10°夾角布置。

（2）每個(gè)炮眼內(nèi)填裝一支重量為300g，長(zhǎng)度為300mm的乳化藥卷，采用正向裝藥的方式，藥卷填充完后采用炮土及水袋對(duì)炮孔進(jìn)行封孔。

（3）每次爆破炮眼數(shù)量不超過5個(gè)，工作面連續(xù)爆破長(zhǎng)度達(dá)30m后必須及時(shí)清理煤矸石，并進(jìn)行移架推溜等工序，避免工作面空頂時(shí)間長(zhǎng)，造成頂板垮落。

圖1 8122工作面F3斷層剖面示意圖

2.2 過F3斷層加強(qiáng)支護(hù)措施

由于受構(gòu)造應(yīng)力、圍巖應(yīng)力以及爆破震動(dòng)等影響，工作面采用爆破過斷層破碎帶時(shí)必須加強(qiáng)頂板支護(hù)，采用單一的支架維護(hù)難以保證頂板穩(wěn)定，通過技術(shù)研究決定對(duì)工作面頂板采用錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，對(duì)頭尾順槽架設(shè)超前木柱支護(hù)。

（1）當(dāng)工作面爆破長(zhǎng)度達(dá)5m后及時(shí)將頂板煤矸石清理干凈，進(jìn)行錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，頂板錨索長(zhǎng)度為4.5m，錨索鉆孔施工完后進(jìn)行填裝樹脂藥、錨索等工序，在錨索外露端安裝一根長(zhǎng)度為0.6m的11#工字鋼梁，鋼梁垂直工作面煤壁布置，然后采用索具將其與破碎頂板預(yù)緊。為方便支架移架將錨索施工在相鄰兩架錨索之間，間距為1.75m，錨索排距為1.0m。

（2）為進(jìn)一步加強(qiáng)頂板穩(wěn)定，在相鄰兩根錨索中間施工一根單錨桿，錨桿采用左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿長(zhǎng)度為2.5m，Φ22mm，每根錨桿錨固兩根樹脂藥，當(dāng)錨桿穩(wěn)定后，在其外露端安裝一塊長(zhǎng)度為0.45m，寬度為0.28m的“W”型鋼帶，鋼帶平行工作面布置。

（3）在工作面距斷層5m處開始施工錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，直至工作面過斷層5m后停止施工。

（4）為提高工作面頭尾順槽過斷層期間頂板穩(wěn)定性，在頭尾順槽超前20m支設(shè)木柱，木柱直徑不得低于300mm，每排支設(shè)四根木柱，木柱間距為1m，排距為1.5m，木柱與巷道頂板采用木楔背緊，為防止木柱倒塌，每根木柱之間采用鉛絲連接。

2.3 其他安全管理技術(shù)措施

（1）受斷層影響煤層傾角發(fā)生變化時(shí)應(yīng)及時(shí)采取合理有效的防倒架措施，可采用安裝支架防滑裝置，絞車牽引防倒等，同時(shí)為防止工作面刮板輸送機(jī)上竄下滑現(xiàn)象，在移輸送機(jī)后必須保持平直，同時(shí)使液壓支架推拉桿與輸送機(jī)底座成微小夾角，使輸送機(jī)在下滑反方向有個(gè)防滑拉力。

（2）在過該斷層期間應(yīng)加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備檢查，特別是對(duì)支架液壓系統(tǒng)的檢查，保證支架在過斷層期間具有足夠的初撐力。

（3）工作面在爆破施工時(shí)必須在所有可能進(jìn)入爆破地點(diǎn)處攔人設(shè)警戒，警戒距離不得低于75m，爆破時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行“三人聯(lián)鎖、一炮三檢”放炮制度。

（4）過斷層期間應(yīng)加強(qiáng)觀察頭尾順槽頂板動(dòng)態(tài)變化，每班應(yīng)設(shè)專人對(duì)頭尾順槽頂板下沉量進(jìn)行測(cè)量記錄，若順槽頂板離層量加大必須及時(shí)匯報(bào)礦調(diào)度室，并立即采取合理有效措施。

（5）由于過斷層期間工作面煤壁片幫嚴(yán)重，片幫期間會(huì)伴隨大量瓦斯氣體涌出，所以在過斷層期間在支架前探梁下方每隔80m吊掛一個(gè)瓦斯探測(cè)器，一旦瓦斯超限必須立即撤人。

3 結(jié)束語(yǔ)

小峪煤礦生產(chǎn)技術(shù)科通過對(duì)8122工作面在過F2斷層期間存在的問題進(jìn)行技術(shù)研究，對(duì)工作面過F3斷層提出了合理回采工藝以及安全管理技術(shù)措施。實(shí)踐證明采取措施后保證了工作面安全快速過斷層帶，降低了機(jī)械設(shè)備過斷層時(shí)的故障率，提高了工作面及頭尾順槽頂板穩(wěn)定性，解決了因過斷時(shí)煤層傾角發(fā)生變化造成的工作面支架倒架、刮板輸送機(jī)上竄下跳等難題，取得了顯著經(jīng)濟(jì)、安全效益。