徐剛

【摘 要】 針對(duì)煤層斷層構(gòu)造出煤體破碎，工作面過斷層效率低的問題，本文以山西某礦5308大采高工作面地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，對(duì)工作面過斷層技術(shù)進(jìn)行了研究。在回采工藝方面，通過調(diào)整工作面傾斜角度與采高優(yōu)化了工作面過斷層回采工藝，同時(shí)對(duì)工作面過斷層技術(shù)措施進(jìn)行了設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐效果顯示，采用該方案后，工作面過斷層時(shí)間平均減少了5天，生產(chǎn)效率具有顯著的提升，表明該方案具有著較好的應(yīng)用效果。

【關(guān)鍵詞】 大采高工作面;斷層;采高;割煤方式

【中圖分類號(hào)】 TD823 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 2096-4102（2019）03-0026-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

許多煤礦在開采過程中，經(jīng)常會(huì)遇到斷層等地質(zhì)構(gòu)造出現(xiàn)，當(dāng)煤層中斷層構(gòu)造的高差較大，工作面多避開斷層構(gòu)造布置，當(dāng)斷層構(gòu)造高差較小，則選擇直接通過。但對(duì)于一些工作面中高差高度在2～5m范圍內(nèi)的斷層，若選擇避開的方法會(huì)導(dǎo)致煤炭資源大量損失，若選擇直接推過，由于斷層周圍煤巖體比較破碎，工作面推進(jìn)較為困難，特別是在一些大采高工作面中，工作面生產(chǎn)易受到較大影響。針對(duì)此情況，本文以山西某礦大采高地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，對(duì)工作面過斷層技術(shù)進(jìn)行了研究，研究結(jié)果對(duì)其他相似條件工作面具有一定的參考價(jià)值。

1工程背景

山西某礦5308工作面為大采高工作面，開采煤層為3號(hào)煤，煤層厚度平均為5.85m，傾斜角度平均為6°，工作面埋深平均為490m。工作面傾斜長(zhǎng)度為245m，推進(jìn)長(zhǎng)度為2490m。根據(jù)該礦井地質(zhì)資料，5308工作面地質(zhì)條件較為復(fù)雜，在開采范圍內(nèi)存在著多個(gè)斷層構(gòu)造，斷層具體發(fā)育情況如表1所示。由于在斷層周圍，煤巖體較為破碎，工作面采用直接推過的方法難度較大，對(duì)工作面的正?；夭蓵?huì)產(chǎn)生較大影響。

2工作面回采工藝優(yōu)化

由于工作面在開采過程中受到斷層的影響，其傾斜角度會(huì)發(fā)生一定的改變，導(dǎo)致工作面局部范圍內(nèi)傾斜角度增大達(dá)到10°，受到工作面開采角度的變化，煤體結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步破碎，因此需對(duì)工作面過斷層開采技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1工作面調(diào)斜

由于工作面的開采傾斜角度與斷層的方向有一定的差異，為了讓工作面在推進(jìn)中能夠最大范圍地與斷層相接，需對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)斜。工作面調(diào)斜后有利于減少斷層構(gòu)造在工作面長(zhǎng)度方向的影響，同時(shí)可減弱工作面煤壁片幫現(xiàn)象。工作面調(diào)斜情況主要根據(jù)斷層的走向角度確定，在推進(jìn)到距離斷層構(gòu)造5m前需要調(diào)斜完畢。例如工作面推進(jìn)至F108斷層時(shí)，由于斷層走向的角度為103°，工作面正常推進(jìn)中機(jī)頭與機(jī)尾的傾斜角度為111°，為成功與斷層相接，機(jī)頭在推進(jìn)的速度要高于機(jī)尾，超前機(jī)尾15～20m。

2.2調(diào)整采高

工作面在過斷層前，需要根據(jù)開采范圍內(nèi)的斷層具體分布情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的推進(jìn)方案。圖1為工作面在過斷層前的推進(jìn)設(shè)計(jì)方案，如圖所示，在工作面推進(jìn)至與斷層面的距離為L(zhǎng)時(shí)，根據(jù)煤層在該位置的傾斜情況以及工作面開采設(shè)備的性能，工作面的開采需仰起一定角度，仰采時(shí)與斷層面的距離L的計(jì)算公式為：

式中，H為該位置斷層的高差，m;α為煤層傾角，°;β為工作面仰起的角度，°，β最大不超過12°。

根據(jù)開采范圍內(nèi)各斷層的高差情況，工作面開采需要在F108、F96、F93三個(gè)斷層位置處仰起一定角度，β按照12°進(jìn)行計(jì)算，則工作面仰采時(shí)與斷層的距離分別為10.9m、12.8m、14.3m。工作面在起坡前，將開采高度調(diào)整為4m，并且在仰采的過程中保證采高不變，在推過斷層面之前采用挑頂留底煤的方法推進(jìn);在推過斷層面后，將仰角逐漸減小直到恢復(fù)為原開采角度，工作面采用臥底的方法恢復(fù)為原采高。

3過斷層技術(shù)措施

3.1過斷層割煤方案

工作面煤層在斷層發(fā)育區(qū)域煤體一般比較破碎，推進(jìn)中容易發(fā)生冒頂?shù)痊F(xiàn)象，除了上述對(duì)回采工藝的優(yōu)化外，還需要采用其他技術(shù)方案來保證工作面平穩(wěn)推過斷層。過去的大量實(shí)踐結(jié)果顯示，工作面在斷層區(qū)進(jìn)刀割煤時(shí)煤壁整體雜亂，刮板輸送機(jī)與支架的護(hù)幫板由于煤壁的不平整無法與煤壁充分地接觸，導(dǎo)致煤壁無法受到足夠的控制作用，出現(xiàn)片幫等情況?；诖爽F(xiàn)狀，筆者提出不在斷層位置進(jìn)刀割煤的單向割煤工藝，通過將機(jī)尾處進(jìn)刀提前至斷層區(qū)以外的方法實(shí)現(xiàn)工作面的割煤，工藝流程如圖2所示。

以F108斷層為例，割煤流程為：

①工作面在機(jī)頭向機(jī)尾割煤過程中，在即將揭露斷層時(shí)，斷層區(qū)外工作面及時(shí)移架對(duì)頂板進(jìn)行支撐，而在斷層區(qū)內(nèi)不移近輸送機(jī)與支架，此時(shí)采煤機(jī)運(yùn)行至機(jī)尾處。

②采煤機(jī)從機(jī)尾向機(jī)頭運(yùn)行時(shí)，在斷層區(qū)內(nèi)空刀運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到斷層區(qū)外時(shí)，采煤機(jī)斜切進(jìn)刀，此時(shí)移近斷層區(qū)內(nèi)的輸送機(jī)與支架，對(duì)頂板進(jìn)行及時(shí)支撐，然后調(diào)換滾筒反向割機(jī)尾斷層區(qū)內(nèi)的煤體。

③斷層區(qū)內(nèi)的煤體割完后調(diào)換滾筒方向，采煤機(jī)從機(jī)尾處向機(jī)頭處運(yùn)行，在斷層區(qū)內(nèi)空刀運(yùn)行，達(dá)到斷層區(qū)外時(shí)正常割煤直至機(jī)頭完成一個(gè)割煤循環(huán)。

3.2工作面松動(dòng)爆破切割矸石

由于斷層區(qū)內(nèi)不僅有煤體，還有著矸石的存在，采煤機(jī)運(yùn)行中需要對(duì)矸石進(jìn)行截割，若矸石強(qiáng)度較大，此時(shí)會(huì)對(duì)采煤機(jī)造成損傷，因此在過斷層區(qū)內(nèi)堅(jiān)硬矸石位置時(shí)，采用爆破預(yù)裂的方法破碎矸石，然后再通過采煤機(jī)截割的方法過斷層。

斷層區(qū)內(nèi)爆破炮眼的布置方式如圖3所示，截面共布置4排炮眼，炮眼之間的距離為1.0m，排距為0.9m，炮孔深度為1.5m?？拷敯宓呐诳着c頂板距離為0.8m，與水平夾角為5°～10°;靠近底板的炮孔與底板距離為0.5m，與水平夾角為10°～15°，炮孔向下傾斜;中間兩排炮孔垂直煤壁。

工作面爆破預(yù)裂后，采煤機(jī)再進(jìn)行截割，采煤機(jī)的牽引速度保持在4m/min，截割過程中，按照上述方案設(shè)計(jì)的采高運(yùn)行，采煤機(jī)的截割深度為0.6m，在每次爆破后需采煤機(jī)截割3刀，完畢后再進(jìn)行下次預(yù)裂爆破，直至通過斷層區(qū)域。

3.3過斷層期間頂板控制措施

為了保證工作面過斷層期間頂板不出現(xiàn)冒頂?shù)惹闆r，需要對(duì)工作面支架的支撐性能進(jìn)行嚴(yán)格控制。位于工作面端頭的支架要及時(shí)接頂，支護(hù)好側(cè)護(hù)板，避免支架出現(xiàn)倒架、咬架等情況。支架在移架過程中盡可能減少沉降量，并且快速移動(dòng)支架支撐頂板。若工作面爆破后頂板有冒頂情況出現(xiàn)，支架要及時(shí)伸出伸縮梁對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。

3.4效果分析

在采取上述工作面過斷層技術(shù)方案后，工作面過斷層效率有了顯著的提升，相比傳統(tǒng)過斷層方法，工作面過斷層時(shí)間平均減少了5天，并且在過斷層期間，無冒頂、片幫等事故出現(xiàn)，表明該過斷層技術(shù)方案具有著較好的效果。

4結(jié)論

本文以山西某礦5308大采高工作面地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，對(duì)工作面過斷層技術(shù)方案進(jìn)行了研究，在回采工藝方面，通過調(diào)整工作面傾斜角度與采高優(yōu)化了工作面過斷層回采工藝，同時(shí)對(duì)工作面過斷層技術(shù)措施進(jìn)行了設(shè)計(jì)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐結(jié)果顯示，在采用該方案后，工作面過斷層時(shí)間平均減少了5天，生產(chǎn)效率具有顯著的提升，表明該方案具有著較好的應(yīng)用效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊文斌.大采高工作面過斷層技術(shù)[J].煤炭工程，2010，42（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，2011，42（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，2013，45（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(dòng)規(guī)律研究與應(yīng)用[J].中國(guó)煤炭，2013，39（4）：56-59

[7]邊小峰.綜采工作面過斷層技術(shù)實(shí)踐與應(yīng)用研究[J].山西能源學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，31（1）：12-13.

[8]李建林.采煤作業(yè)連續(xù)掘進(jìn)設(shè)備過斷層技術(shù)應(yīng)用研究[J].山西能源學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，30（3）：26-28.