馬 越

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司四臺(tái)礦，山西 大同 037007）

工作面斷層是影響煤層開采的重要因素，在過斷層時(shí)頂板破碎易垮落，造成采煤作業(yè)的難度加大。四臺(tái)礦年產(chǎn)量約5.00 Mt，因主開采煤層極不穩(wěn)定，井田內(nèi)有許多斷層，夾石的厚度變化也較大，嚴(yán)重影響工作面的正常開采。本文以四臺(tái)礦81107 回采工作面開采為實(shí)例，對(duì)工作面過斷層有關(guān)技術(shù)、方法進(jìn)行了有益探索。

1 工作面概況

四臺(tái)礦14#311 盤區(qū)81107 工作面總體走向北東，長度607.5 m，傾向南東，長度180 m，呈單斜構(gòu)造，傾斜角度小于10°。14#煤層的頂板是中細(xì)砂巖、砂泥巖互層，底板是中細(xì)砂巖、灰質(zhì)泥巖；煤層平均厚度1.7 m。在開采中遇斷層的實(shí)際情況見表1。斷層從機(jī)頭處開始沿工作面延伸到機(jī)尾，當(dāng)斷層落差小于0.5 m時(shí)，通過調(diào)整采高直接向前推進(jìn)實(shí)現(xiàn)順利開采；當(dāng)斷層落差較大時(shí)，開采時(shí)煤層下移，需要選擇合理的過斷層開采方案。

表1 81107 工作面開采遇斷層實(shí)際情況

2 過斷層方案

為了確保工作面安全通過斷層，根據(jù)工作面的實(shí)際開采條件以及斷層情況，對(duì)81107 工作面過落差較大斷層的開采擬提出三種方案進(jìn)行比較。第一種方案是沿煤層的底板直接推過，配合放震動(dòng)炮的方法實(shí)現(xiàn)過斷層開采；第二種方案是在距揭露工作面機(jī)頭段斷層5 m時(shí)，對(duì)工作面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)偽斜開采[2]，以機(jī)頭段為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，在旋轉(zhuǎn)后工作面平行于斷層，繼續(xù)開采5 m，在機(jī)頭與機(jī)尾同時(shí)揭露斷層后再下山進(jìn)行開采；第三種方案是在對(duì)工作面斷層進(jìn)行補(bǔ)掘工藝巷[3]，在回風(fēng)順槽處開口，根據(jù)斷層的走向開掘工藝巷道，掘進(jìn)到運(yùn)輸巷貫通。

第一種方案要破壞的巖層量較大，直接推過會(huì)對(duì)采煤機(jī)的截割部造成很大的損傷，同時(shí)也會(huì)使斷層下盤的底煤受損，降低采煤率；第二種方案要破壞的巖層量相對(duì)減少，但難以保證截割的深度，機(jī)器設(shè)備工作條件差，輸送機(jī)容易滑移，存在安全隱患。通過綜合分析與比較，工作面過斷層開采方案選擇第三種方案。

3 工藝巷技術(shù)

3.1 工藝巷施工

在81107 工作面的回風(fēng)順槽巷，從斷縫處開始向后退4 m，在14#煤層頂板暴露在斷層處后，沿煤層頂板方向繼續(xù)向前開采4 m，進(jìn)行放頂煤，并將煤矸石墊在81107 回風(fēng)巷道處，確?；仫L(fēng)巷的巷高在2.5 m，再將多余的煤矸石輸送出來。在斷層走向線左3.7 m，右0.5 m進(jìn)行開口，工藝巷底板就是14#煤層底板，巷道的高度在1.8 m左右，如果煤層厚度小于1.8 m，要進(jìn)行挑頂，使左右兩側(cè)的側(cè)底板可以平穩(wěn)運(yùn)行，施工時(shí)以斷層走向線左3.7 m，右0.5 m作為中線，整個(gè)過斷層開采的設(shè)計(jì)方案見圖1。

圖1 過斷層設(shè)計(jì)方案

根據(jù)煤層及頂板的特性，確保割煤后頂板暴露的面積較小，充分發(fā)揮采煤機(jī)的作用，割煤時(shí)采用端頭斜切雙向進(jìn)刀的方式來進(jìn)行，在機(jī)組割煤后3～5架支架開始追機(jī)移架，在過斷層或頂板破碎嚴(yán)重時(shí)，采取超前擦頂移架的方式，先移架再割煤，最后再移運(yùn)輸機(jī)，過工藝巷時(shí)采用斜交的方法來進(jìn)行。

3.2 工藝道支護(hù)

根據(jù)頂板巖性以及煤層厚度，確定工藝巷巷道的斷面形狀及支護(hù)見圖2，斷面的寬度為4.5 m，高度為1.8 m。對(duì)工作面進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)時(shí)，采用絲杠式前探支護(hù)方式[4]，使用3 根長4 m的11#槽鋼進(jìn)行支護(hù)。對(duì)工作面進(jìn)行永久支護(hù)時(shí)，采用鋼帶+ 樹脂錨桿+錨索的聯(lián)合支護(hù)方式。工藝巷頂板的具體支護(hù)方法是：使用3 排Φ17.8 mm×6 000 mm的錨索，每排間距1.5 m，配對(duì)應(yīng)的方鋼墊；Φ20 mm×1 700 mm的錨桿，錨桿間距0.5 m，配4.1 m的長鋼帶；Φ18 mm×1 700 mm的玻璃鋼錨桿，錨桿間距0.5 m，配450 mm的鐵托板進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，在頂板出現(xiàn)破碎時(shí)，通過打鋼帶和鋪設(shè)金屬網(wǎng)來進(jìn)行支護(hù)。為了提高在推進(jìn)過程中工作面的支撐強(qiáng)度，要對(duì)巷道進(jìn)行復(fù)合支護(hù)，通過垂直打錨索吊梁，在斷層下盤吊梁上增設(shè)木剁。在對(duì)機(jī)頭和機(jī)尾兩巷進(jìn)行超前支護(hù)時(shí)，要保證泵站的壓力在30 MPa，支架的初撐力在24 MPa，超前單體支柱的初撐力在11.4 MPa，使支架的接頂更嚴(yán)實(shí)。

圖2 巷道支護(hù)方案

4 應(yīng)用分析

實(shí)踐表明，采用補(bǔ)掘工藝巷方案過斷層取得了良好效果，既降低了機(jī)電設(shè)備的故障率，又消除了不安全隱患，與直接過斷層方案相比，提高了資源的利用率。采用鋼帶+ 錨桿+ 錨索聯(lián)合支護(hù)方式，大大減少了頂板垮落現(xiàn)象，確保了開采期間頂板穩(wěn)定；采煤機(jī)截割部以及支架頂梁都沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞，支架接頂良好，支架的初撐力達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)語

為了提高煤炭資源的回收率，減少井田內(nèi)斷層對(duì)回采的影響，需制定專門措施，以確保礦井安全順利生產(chǎn)。

1）選擇補(bǔ)掘工藝巷進(jìn)行工作面過斷層開采，既降低了機(jī)電設(shè)備的故障率，又消除了不安全隱患。

2）采用鋼帶+ 錨桿+ 錨索的聯(lián)合支護(hù)方式，使巷口可以長時(shí)間承受采煤時(shí)的壓力，保證滿足工藝巷道的支護(hù)要求，減少了頂板垮落現(xiàn)象的發(fā)生，采煤機(jī)截割部以及支架頂梁都沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞。