成俊東

（山西朔州山陰蘭花口前煤業(yè)有限公司， 山西 朔州 036900）

我國(guó)地域遼闊地形多變，加之煤炭開(kāi)采程度的深化，復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造對(duì)煤礦開(kāi)采的制約也日漸凸顯，斷層陷落柱等常見(jiàn)的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造會(huì)大大提升綜采工作面的難度。在山西朔州山陰蘭花口前煤業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱該煤礦公司）公司的實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，當(dāng)綜采工作面需要過(guò)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)，會(huì)通過(guò)頂板垮落的控制、綜采大型設(shè)備防護(hù)以及特殊巷道支護(hù)技術(shù)等措施，確保煤礦開(kāi)采的質(zhì)量。本文在前人研究的基礎(chǔ)上結(jié)合該煤礦公司的現(xiàn)實(shí)情況，就綜采工作面過(guò)地質(zhì)構(gòu)造技術(shù)進(jìn)行了分析。

1 過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶技術(shù)概述

1.1 割煤工藝技術(shù)

割煤技術(shù)是綜采工作面施工的核心工藝，該工藝實(shí)施的有效性會(huì)直接影響煤礦開(kāi)采的效率和作業(yè)人員的人身安全。該煤礦公司堅(jiān)持割煤工藝的五化原則，即瓦斯正?；?、防塵優(yōu)先化、割煤標(biāo)準(zhǔn)化、頂板安全化和操作合理化。當(dāng)綜采工作面需要過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)，為了提高液壓支架工作的安全系數(shù)，可以增設(shè)噴霧水管和滅火器，并確保采煤機(jī)參數(shù)設(shè)置的合理性[1]。在采煤割矸時(shí)，一般來(lái)說(shuō)要先將機(jī)組的噴霧系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，啟動(dòng)無(wú)誤后再啟動(dòng)機(jī)組的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。需要注意的是過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)施工難度增加，對(duì)于采煤機(jī)的工作穩(wěn)定性也提出了更高的要求，為了避免采煤機(jī)運(yùn)行失常需要將機(jī)組的速度控制在2 m/min 以下，與此同時(shí)要將噴霧水管的噴霧量開(kāi)大的同時(shí)做好相應(yīng)的補(bǔ)充噴霧措施，以實(shí)現(xiàn)噴霧效果的最大化。此外為了避免倒架、外架等不良狀況的發(fā)生，要對(duì)底煤的位置進(jìn)行核查，確保沒(méi)有陡坡、凹坑等情況，可以實(shí)現(xiàn)平緩過(guò)渡。

1.2 破碎頂板控制技術(shù)

當(dāng)綜采工作施工需要過(guò)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)，該煤礦公司的相關(guān)技術(shù)人員會(huì)召開(kāi)技術(shù)會(huì)議，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造帶的具體情況進(jìn)行分析，制定具體綜采施工技術(shù)方案，并對(duì)勞動(dòng)組織進(jìn)行優(yōu)化：綜采大型設(shè)備防護(hù)以及半圓木+單體柱+塑編網(wǎng)等技術(shù)措施。如果采取的工藝措施不恰當(dāng)或者技術(shù)實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致綜采工作面巷道頂板支護(hù)不足現(xiàn)象，對(duì)煤礦開(kāi)采效率和質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面的影響，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致重大安全事故。因而綜采工作面過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)一定要提高對(duì)控頂支護(hù)的重視[2]。該煤礦公司針對(duì)破碎頂板的控制采取了三項(xiàng)技術(shù)措施：

1）優(yōu)化割煤技術(shù)實(shí)施流程。先將移動(dòng)支架移至合適的位置，再挪動(dòng)刮板機(jī)，并采取有效的技術(shù)措施對(duì)煤壁進(jìn)行支護(hù)，一定要杜絕片幫現(xiàn)象的發(fā)生。

2）超前移架工作的實(shí)施。如果綜采工作面有片幫情況的發(fā)生，技術(shù)人員和作業(yè)人員要及時(shí)進(jìn)行頂板支護(hù)的補(bǔ)救，實(shí)施超前移架，要表面移動(dòng)過(guò)程中支架或者設(shè)備碰觸到頂梁。

3）要做好降柱的控制。盡可能減少降柱，并且做好帶壓擦頂移架，從而確保頂板立柱的支撐性能，盡可能減少頂板破碎的發(fā)生以及對(duì)于煤礦施工的不利影響。

1.3 采高技術(shù)

該煤礦公司在綜采工作面過(guò)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)會(huì)將采高進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕档?，使作業(yè)人員可以順利作業(yè)且采煤機(jī)可以流暢地通過(guò)巷道。采高降低的技術(shù)在確保支撐高度適當(dāng)和頂板支護(hù)效果的同時(shí)，也可以減少巷道內(nèi)采煤機(jī)構(gòu)造區(qū)的割矸量，有利于煤炭資源的節(jié)約和煤礦開(kāi)采質(zhì)量的提升，確保井下作業(yè)人員在復(fù)雜地質(zhì)條件下施工的安全性，提高煤礦開(kāi)采效率。

1.4 爆破松動(dòng)技術(shù)

與簡(jiǎn)單地質(zhì)構(gòu)造下的綜采工作面施工相比，復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶上施工區(qū)域的矸體硬度比較高，如果不采取有效的爆破而直接利用采煤機(jī)會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，還會(huì)造成采煤機(jī)的磨損，降低采煤機(jī)的使用壽命，影響煤礦開(kāi)采的施工進(jìn)度。該煤礦公司常采用打眼放松動(dòng)炮的技術(shù)，對(duì)過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶上的堅(jiān)硬矸體進(jìn)行性能和產(chǎn)狀的更改，降低采煤機(jī)掘進(jìn)的難度。在實(shí)施爆破松動(dòng)技術(shù)之前技術(shù)人員需要根據(jù)礦井的實(shí)際掘進(jìn)情況和地質(zhì)構(gòu)造，對(duì)打眼放炮的位置以及數(shù)量進(jìn)行確定，圖1 為該煤礦公司某巷道綜采工作面的炮眼布置圖。于此同時(shí)還需要明確爆破所需的炸藥、雷管的類型數(shù)量等參數(shù)。這就要求技術(shù)人員在綜采工作面施工前就要做好開(kāi)采區(qū)域地質(zhì)情況的勘查，并根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)做好爆破技術(shù)方案的評(píng)估和預(yù)算制定。該巷道綜采工作面過(guò)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶采用爆破松動(dòng)技術(shù)時(shí)采用了1.5 m 和2.0 m 的炮眼，且起爆孔數(shù)控制在40 個(gè)以下，從而確保了采煤機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，在確保采煤機(jī)安全快速通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域的前提下避免了對(duì)采煤機(jī)性能的損傷。

圖1 炮眼布置圖（mm）

1.5 機(jī)電設(shè)備維護(hù)

在現(xiàn)代化的煤礦開(kāi)采中，機(jī)電設(shè)備發(fā)揮著重要的作用，復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造下煤礦開(kāi)采對(duì)于機(jī)電設(shè)備的使用性能以及穩(wěn)定性都提出了更高的要求，因而必須要注重機(jī)電設(shè)備的維護(hù)。該煤礦公司為了確保機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行可靠性，每天都安排了4 h 左右的設(shè)備檢修時(shí)間，技術(shù)人員會(huì)嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)章制度和設(shè)備維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)和故障檢修，進(jìn)而提高機(jī)電設(shè)備的開(kāi)機(jī)率。技術(shù)人員要明確不同機(jī)電設(shè)備的常見(jiàn)故障類型和故障發(fā)生部位，提高檢修的效率。采煤機(jī)截齒、柔性軸、支架配件、剪切銷、刮板輸送機(jī)配件以及齒套等位置都比較容易出現(xiàn)故障，技術(shù)人員可以將容易發(fā)生問(wèn)題的用于更換的零部件放在據(jù)工作面比較近的工具箱內(nèi)，方便零部件的取用更換，減少故障的處理時(shí)間和設(shè)備停機(jī)時(shí)間。

2 綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)措施

2.1 斷層線與工作面夾角調(diào)整

斷層線與工作面的夾角會(huì)直接影響綜采工作面斷層的暴露范圍，一般來(lái)說(shuō)夾角越小，綜采工作面斷層的暴露面積越大，頂板的維護(hù)難度也越高，因而斷層線與工作面夾角調(diào)整的目的就是采取有效的技術(shù)措施，盡可能降低二者之間的夾角，進(jìn)而縮小斷層與煤礦綜采工作面的交叉面積[3]。當(dāng)綜采工作面必須要通過(guò)斷層構(gòu)造帶時(shí)，工程技術(shù)人員需要結(jié)合實(shí)際情況確定合適的斷層線與綜采工作面夾角度數(shù)，并在進(jìn)入斷層前提前對(duì)綜采工作面進(jìn)行調(diào)整，使工作面與斷層可以達(dá)到合適的夾角。頂板穩(wěn)定性不同，斷層線與工作面夾角的調(diào)整范圍也有所差別，穩(wěn)定頂板的工作面與斷層線夾角調(diào)整為20°～30°較為恰當(dāng)，不穩(wěn)定頂板的綜采工作面與斷層線之間的夾角會(huì)適當(dāng)偏大，一般調(diào)整為30°～45°。

2.2 斷層處頂板控制技術(shù)

公司綜采工作面通過(guò)斷層時(shí)會(huì)采用不同的頂板維護(hù)措施，圖2 為棚頂維護(hù)的剖面示意圖，該技術(shù)可以有效提高頂板的穩(wěn)定性，保證綜采工作面施工的安全性。對(duì)于破碎的頂板則可以采用追機(jī)或者是超前移動(dòng)支架，實(shí)現(xiàn)頂板暴露面積的減少。需要注意是過(guò)斷層構(gòu)造帶時(shí)，為了避免頂板的松動(dòng)，掩護(hù)式液壓支架可以采用帶壓擦頂?shù)倪w移方式，其他類型的支架也可以隨采煤機(jī)前滾筒的前進(jìn)而向前移動(dòng)，或者是依據(jù)預(yù)先設(shè)定好的間隔向前移動(dòng)支架。將直接移動(dòng)到合適的位置后要對(duì)支架的壓力進(jìn)行檢查，確保其不低于泵站壓力的80%。

圖2 棚頂維護(hù)剖面示意圖

2.3 斷層處巖石處理技術(shù)

公司針對(duì)不同硬度的斷層巖石采取了不同的處理技術(shù)，對(duì)于硬度系數(shù)不超過(guò)4 的巖石，直接利用采煤機(jī)進(jìn)行截割，并將采煤機(jī)的行進(jìn)速度控制在2～3 m/min。對(duì)于硬度系數(shù)超過(guò)4 的巖石則采取少裝藥、淺炮眼、放小炮的爆破處理，在該技術(shù)實(shí)施的過(guò)程中要對(duì)炮眼的位置和角度進(jìn)行有效地預(yù)估和控制，并在支架上懸掛擋矸膠帶。為了避免爆破對(duì)千斤頂以及液壓支架支柱的影響，要采取必要的防護(hù)，可以在支柱外套膠皮防護(hù)筒。

3 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合該煤礦公司的煤礦開(kāi)采實(shí)踐，就綜采工作面過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶的割煤工藝、采高技術(shù)、爆破松動(dòng)技術(shù)、機(jī)電設(shè)備維護(hù)和破碎頂板控制技術(shù)措施及其注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，并分析了綜采工作面過(guò)斷層構(gòu)造的具體技術(shù)措施，包括斷層線與工作面夾角處理、頂板控制、巖石處理三方面的內(nèi)容。