王曉波

（大同煤礦集團(tuán)朔州煤電公司，山西 朔州 038300）

1 工程概述

小峪井田位于大同煤田中部的東南邊緣，目前回采煤層為5#煤層。5#煤層平均可采厚度為3.8m，屬較穩(wěn)定煤層。4803工作面位于井田 南I盤區(qū)，工作面走向長度為1700m，傾向長度為210m，工作面平均煤層傾角為4°。工作面煤層直接頂以炭質(zhì)泥巖為主，巖層不穩(wěn)定，平均厚度為4.2m，回采后頂板垮落完全；直接底以粗砂巖為主，平均厚度為6.7m，巖石普氏系數(shù)f＞4.0，相對堅(jiān)硬。4803工作面采用綜合機(jī)械化后退式回采工藝，截至目前工作面已回采650m。根據(jù)小峪煤礦4803工作面水文地質(zhì)資料顯示，工作面回采至840m將揭露一條F0逆斷層，其中斷層平均落差為1.7m，斷層傾角為45°，如圖1所示。該斷層從4803回風(fēng)順槽側(cè)預(yù)先揭露，在運(yùn)輸順槽側(cè)消失，斷層最大落差為2.5m，最小落差為0.9m。小峪煤礦綜采工作面?zhèn)鹘y(tǒng)過斷層的方法是強(qiáng)行割巖、帶壓過斷層，但是通過8224、8220等多個(gè)工作面采用該方法過斷層帶實(shí)踐總結(jié)發(fā)現(xiàn)，該方法過斷層帶時(shí)會(huì)出現(xiàn)頂板壓力加大、支架頂梁破壞嚴(yán)重、破巖量大等現(xiàn)象，不但降低了工作面回采速度，而且很容易造成工作面頂板超前垮落，甚至發(fā)生重大煤礦安全事故。對此朔州煤電公司生產(chǎn)技術(shù)部通過技術(shù)研究，分析了4803工作面采用傳統(tǒng)強(qiáng)行帶壓過斷層帶存在的難題，并根據(jù)實(shí)際情況提出了合理的安全生產(chǎn)技術(shù)措施，力求保證4803工作面安全順利過F0斷層。

2 傳統(tǒng)強(qiáng)行帶壓過F0斷層存在的難題

（1）由圖1所示，4803工作面在揭露F0斷層時(shí)推進(jìn)方向?yàn)閿鄬酉卤P，由于F0為逆斷層，斷層下盤下移、上盤上移。4803工作面煤層直接頂以炭質(zhì)泥巖為主，該巖石普氏系數(shù)f＜3.0，巖石脆性大，易破碎，若采用強(qiáng)行帶壓過斷層，受構(gòu)造應(yīng)力影響，工作面頂板極易垮落，縮短周期來壓及來壓步距，加大了工作面頂板維護(hù)難度。

圖1 4803工作面F0斷層剖面示意圖

（2）由于F0斷層平均落差為1.7m，當(dāng)工作面進(jìn)入斷層上盤帶時(shí)煤層頂板遺留厚度為1.7m煤層無法回采，煤炭損失量大，且在回采后頂板遺留煤炭在采空區(qū)很容易引發(fā)煤炭自燃，后期采空區(qū)管理困難。

（3）4803工作面進(jìn)入上盤后需破底板巖石層，厚度達(dá)1.7m，由于底板主要以粗砂巖為主，巖石普氏系數(shù)f＞4.0，巖石硬度大，所以在破巖時(shí)對采煤機(jī)截齒及切割部損壞嚴(yán)重，同時(shí)巖石混入原煤中加大了選煤廠選煤難度，降低了原煤純度。

3 過F0斷層安全技術(shù)措施

3.1 過斷層回采方法優(yōu)化

朔州煤電公司生產(chǎn)技術(shù)部通過對小峪煤礦傳統(tǒng)過斷層帶回采方法存在的不足進(jìn)行分析研究后，決定4803工作面過F0斷層采用仰斜回采方法，具體施工方法如下：

（1）當(dāng)4803工作面回采至距F0斷層20m處時(shí)開始仰斜開采，調(diào)整工作面液壓支架、采煤機(jī)角度破頂巖石層，仰斜角度為6°，同時(shí)提架預(yù)留底煤。

（2）當(dāng)4803工作面回采至840m處（斷層帶）時(shí)，液壓支架頂梁處于F0斷層上盤煤體頂板處，此時(shí)及時(shí)降低支架及采煤機(jī)角度，使支架底座和頂梁完全處于工作面煤體頂板及底板處，然后采用近水平回采。

（3）由于4803工作面直接頂不穩(wěn)定，在過斷層帶時(shí)該巖石層可能出現(xiàn)局部垮落現(xiàn)象，所以在工作面過F0斷層帶時(shí)必須采用撞楔超前支護(hù)對工作面頂板進(jìn)行支護(hù)，具體施工方法如下：

①當(dāng)工作面回采至835m時(shí)開始對工作面頂板施工撞楔超前支護(hù)，撞楔超前支護(hù)主要是由長度為5m鋼針組成，鋼針施工在工作面頂板處且與頂板成6°夾角，每排施工10根，間距為0.4m。

②當(dāng)?shù)谝慌配撫樖┕ね旰箝_始進(jìn)行回采，當(dāng)工作面回采進(jìn)度達(dá)3m時(shí)在頂板處施工第二排鋼針，第一排鋼針與第二排鋼針交錯(cuò)布置，以此類推，直至工作面過斷層帶。

3.2 過斷層期間安全管理措施

（1）4803工作面回采至800m處時(shí)每班開工前必須對工作面施工鉆探孔，詳細(xì)掌握斷層基本情況，同時(shí)及時(shí)了解工作面頂板壓力、煤體有害氣體等情況。

（2）工作面在過斷層前50m應(yīng)每班對頂板動(dòng)態(tài)變化及頂板壓力變化進(jìn)行觀察記錄，特別是對工作面周期來壓、來壓步距必須準(zhǔn)確掌握相關(guān)參數(shù)。

（3）工作面在過斷層前以及過斷層期間，頂板受構(gòu)造應(yīng)力影響壓力加大，對支架頂梁破壞嚴(yán)重，所以必須加強(qiáng)對液壓支架檢修維護(hù)力度，定期對支架液壓系統(tǒng)、泵站壓力進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)處理。

（4）工作面采用仰斜技術(shù)過斷層破碎帶時(shí)，由于底板預(yù)留底煤，在移架時(shí)必須采取措施防止液壓支架倒架、陷低事故發(fā)生。

（5）受F0斷層影響，工作面過斷層后煤層傾角加大，所以在后期回采期間必須對工作面支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)采取合理有效的防滑措施。

（6）為防止過斷層期間構(gòu)造應(yīng)力對頭尾順槽頂板穩(wěn)定性影響，在過斷層前20m處對頭尾順槽應(yīng)超前支護(hù)，超前距離為30m，可采用架設(shè)工字鋼棚進(jìn)行維護(hù)。

4 結(jié)束語

大同煤礦集團(tuán)朔州煤電公司生產(chǎn)技術(shù)部分析了小峪煤礦傳統(tǒng)過斷層方法存在的問題，并根據(jù)實(shí)際情況對4803工作面過F0斷層時(shí)提出了合理有效的回采方法及安全管理方法。實(shí)踐證明，采用仰斜技術(shù)過F0斷層徹底解決了強(qiáng)行帶壓過斷層時(shí)丟煤量大、機(jī)械設(shè)備損壞嚴(yán)重、頂板破碎難以維護(hù)等難題，保證了工作面安全順利過斷層帶，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、安全效益。