白曉敏

（山西煤炭進出口集團左云長春興煤業(yè)有限公司，山西 大同 037100）

山西煤炭進出口集團左云長春興煤業(yè)有限公司307工作面東部為東盤區(qū)未開采區(qū)域及原長春興采空巷道，東北部為原英格寨煤礦采空巷道，南部為已回采303工作面，西部為南盤區(qū)三條大巷及已回采303工作面，北部為南盤區(qū)未開采區(qū)域。工作面位于南盤區(qū)中部，不存在周邊礦井影響。

307工作面設計走向長度為1 970 m，傾向長度為230 m，工作面回采煤層為22號層，平均厚度為9.76 m。22號煤層結(jié)構(gòu)復雜，厚度較穩(wěn)定，上距19號煤層17.94~53.10 m，下距25-1號煤層4.11~15.17 m。

307工作面在回采過程中共計揭露2條較大斷層，分別為F2和F3斷層。其中F2斷層落差為1.2 m，傾角為35°；F3斷層落差為1.4 m，傾角為45°，且全部為逆斷層。截至目前工作面已完全過F2斷層，工作面在過F2斷層期間通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，受斷層影響工作面出現(xiàn)嚴重頂板破碎、煤壁片幫現(xiàn)象，制約著工作面安全高效回采。

1 工作面過斷層技術難題

1）通過對307工作面進行地質(zhì)勘測發(fā)現(xiàn)該工作面存在厚度為1.4 m的炭質(zhì)泥巖偽頂，炭質(zhì)泥巖具有脆性大、煤質(zhì)松軟、密度低的特點；該工作面還存在厚度為10.3 m的粗砂巖直接頂，粗砂巖具有煤質(zhì)堅硬、密度大的特點。因此工作面在推進至斷層區(qū)域時會出現(xiàn)比較嚴重的頂板破碎，這樣不僅會給工作面的正常支護造成較大影響，也會給支護后的頂梁造成一定的破壞。

2）工作面在正常回采期間，在采動影響及構(gòu)造應力的作用下，工作面的頭尾巷會出現(xiàn)頂板局部破碎并離層的現(xiàn)象，若僅僅采用傳統(tǒng)的支護方式已經(jīng)無法滿足支護要求。

3）由于該工作面的F3斷層具有較大的傾角，導致過斷層期間工作面傾角嚴重，這會造成后期出現(xiàn)采煤機打滑、支架倒架及刮板機上竄下跳的情況。

2 安全技術措施

2.1 回采工藝

根據(jù)工作面的地質(zhì)勘測資料顯示，F(xiàn)3斷層煤層的傾角為45°，斷層落差高度為1.4 m，如圖1所示。該斷層的上盤煤層基本頂與下盤煤層疊加厚度為0.7 m，若利用采煤機滾筒對上盤落差的直接頂進行強行切割，由于該直接頂?shù)某煞譃榇稚皫r，其硬度較大，會對采煤機滾筒造成較大損傷，因此該方法不適用于過斷層。通過研究可以使用松動爆破的方法來通過斷層。

圖1 307工作面F3斷層剖面示意圖（mm）

1）在工作面按照1.0 m的深度施工兩排鉆孔，相鄰鉆孔的距離為0.6 m，相鄰兩排鉆孔的距離為1.0 m，第一排鉆孔在距離頂板0.5 m處且與頂板保持10°的仰角。

2）當鉆孔施工完畢后向每個鉆孔正向裝入300 g的乳化藥卷，并用炮土及水袋對鉆孔進行封堵。

3）每次同時爆破的炮眼最多為5個，爆破完成后要及時對爆破區(qū)域的浮煤進行清理，并操作支架快速前移，對頂板進行及時支護，防止頂板由于長時間空頂而發(fā)生垮落。

2.2 支護措施

工作面在過斷層期間由于受到采動、構(gòu)造應力、巷道圍巖及爆破等影響會發(fā)生頂板垮落，因此需要加強對斷層區(qū)域的頂板支護。而僅僅采用傳統(tǒng)的支護方式已經(jīng)無法滿足支護要求，需要采用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)組成的聯(lián)合支護來對斷層頂板進行支護，并在工作面的頭、尾巷安裝超前木柱支護。

1）每次爆破完成后需及時對爆破點的矸石進行清理，并在頂板施工鉆孔，之后將長為4.5 m的錨索塞入鉆孔內(nèi)并填裝樹脂藥，按照垂直工作面煤壁方向?qū)㈤L為0.6 m的工字鋼梁與錨索外露端固定，并用鎖具進行緊固，相鄰錨索的距離為1.75 m，相鄰兩排鉆孔的距離為1.0 m。

2）為了能夠確保頂板的完整性，還需在相鄰兩根錨索之間施工一個錨桿鉆孔，并將一根螺紋鋼錨桿塞入孔內(nèi)，錨桿的長度與直徑分別為2.5 m、22 mm。鉆孔施工完畢后向每個鉆孔裝入兩根樹脂藥，并用炮土對鉆孔進行封堵，按照平行工作面方向?qū)㈤L、寬分別為0.45 m、0.28 m的鋼帶與錨桿外露端進行緊固。

3）工作面安裝聯(lián)合支護的范圍從距離斷層5 m處開始直至完全通過斷層帶5m后。

4）為了能夠更好地維護過斷層帶期間頭、尾巷的頂板穩(wěn)定，還需分別在兩巷超前30 m的位置支設木柱，木柱的間、排距分別為1 m、1.5 m，并按照每排4根的規(guī)格進行支護，并用鉛絲將相鄰兩個木柱進行連接，避免木柱倒塌。

2.3 其他安全技術措施

1）由于在過斷層期間整個工作面存在較大的傾角，因此需采取相應的防倒架措施，并為支架及絞車安裝防滑、防倒裝置。為了避免刮板機在運行時出現(xiàn)上竄下滑，輸送機在推移過程中應盡量保持平直，支架的推拉桿要與輸送機底座形成一定的夾角，這樣能夠在輸送機下滑時產(chǎn)生反作用力。

2）在過斷層帶期間，每班在設備運行前和運行時都要進行專項檢查，確保工作面的液壓支架完好，能夠為工作面頂板提供有效的支撐力。

3）開始爆破作業(yè)前要對爆破區(qū)域周圍的雜物進行清理，并疏散人員，爆破期間嚴禁人員通過，并按照“三人聯(lián)鎖、一炮三檢”的相關爆破制度執(zhí)行。

4）每班派專人分別對頭、尾巷的頂板變形量進行觀察，并對頂板的下沉量進行記錄，如發(fā)現(xiàn)變形量異常增大時要及時匯報管理人員并采取有效的防治措施。

5）工作面煤壁若發(fā)生片幫時會產(chǎn)生較多的瓦斯，對工作人員的安全造成較大隱患，因此綜采工作面每10架支架前探梁下方需安裝一套瓦斯檢測儀，一旦瓦斯發(fā)生報警要及時撤離工作人員。

3 結(jié)語

截至2019年6月17日307工作面已回采到位，工作面在過F3斷層期間采取合理有效的安全技術措施后，在回采過程中未出現(xiàn)頂板破碎、煤壁片幫現(xiàn)象，工作面過斷層回采速度由原來的2.4 m/d提高至5.6 m/d，提高了工作面回采效率，保證了工作面過斷層回采安全，取得了顯著應用成效。