張家磊

（潞安化工集團(tuán)漳村煤礦， 山西 長(zhǎng)治 046000）

1 8318 工作面概況

潞安化工集團(tuán)某礦的8318 工作面位于井田的西側(cè)，該工作面的東、南、西、北分別是14-3 號(hào)層的303盤(pán)區(qū)西邊的機(jī)軌與回風(fēng)巷的合巷、西側(cè)的石門(mén)、14-3號(hào)實(shí)煤區(qū)、14-3 號(hào)實(shí)煤區(qū)。在8318 工作面中，其設(shè)計(jì)的傾向與走向長(zhǎng)分別是150 m、495 m。14-3 號(hào)層是其回采層，該煤層的厚度與傾角的平均值是4.01 m、2°，并且煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其煤體的變異系數(shù)是38.43%。表1 為8318 工作面頂?shù)装鍘r層情況表。

表1 8318 工作面頂?shù)装鍘r層情況

在8318 工作面一直回采到240 m 的位置時(shí)，F(xiàn)5正斷層就會(huì)被煤壁揭露出來(lái)，并且煤壁所在的位置是56 號(hào)支架最前方，并且斷層會(huì)有2.4 m 的落差，其傾角是60°，工作面回采會(huì)被斷層影響54 m。

2 優(yōu)化過(guò)斷層的回采工藝

1）在8318 工作面把F5 斷層揭露之后，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)的觀(guān)察得知，F(xiàn)5 斷層的揭露會(huì)自56 號(hào)支架一直延伸至頭部，而且會(huì)有運(yùn)輸順槽把工作面進(jìn)行了貫穿，并且運(yùn)輸順槽距離工作面有54 m，而且斷層和工作面所成的夾角是48°，斷層的下盤(pán)位于56 號(hào)支架與頭部同向，并且底巖會(huì)被斷層上盤(pán)所揭露出來(lái)，揭露的厚度最大是2.4 m，圖1 為其剖面示意圖。

圖1 8318 工作面過(guò)斷層仰斜回采剖面示意圖

2）由于要確保工作面過(guò)斷層的速度與安全性，使采煤機(jī)在過(guò)斷層時(shí)發(fā)生故障概率下降，使煤柱產(chǎn)生的損失量下降，所以仰斜回采工藝被應(yīng)用。在工作面中，其斜切著自頭部進(jìn)刀，當(dāng)采煤機(jī)在割煤到56 號(hào)支架過(guò)程中，就要對(duì)采煤機(jī)的角度進(jìn)行調(diào)整，在回采時(shí)，所前進(jìn)的仰角是10°，當(dāng)采煤機(jī)在進(jìn)到斷層上盤(pán)之后，就要回采破底巖與頂煤。

3）因?yàn)楣ぷ髅鍲5 斷層被揭露，就會(huì)有落差產(chǎn)生，其落差是2.4 m，當(dāng)其上盤(pán)煤層有上飄狀況出現(xiàn)時(shí)，過(guò)斷層的上盤(pán)進(jìn)行仰斜回采，所需要的就是破底巖。在巖體中，最主要的就是白砂巖，其平均厚度是2.23 m，并且?guī)r體所承受的單軸抗壓強(qiáng)度最大是55 MPa，此時(shí)，采煤機(jī)截齒所具有的切割強(qiáng)度小于巖體強(qiáng)度，如果巖體被采煤機(jī)所破，那么截齒就會(huì)有比較嚴(yán)重的磨損，其截割機(jī)就會(huì)有比較大的負(fù)荷，極易導(dǎo)致截割部發(fā)生損壞，因此，采用“采煤機(jī)破巖+松動(dòng)爆破”聯(lián)合回采工藝[1]。

4）當(dāng)工作面回采到56 號(hào)支架的位置時(shí)，采煤機(jī)停止割煤，把松動(dòng)爆破孔施工到上盤(pán)的底巖。在上盤(pán)底巖中，爆破孔的施工一共是2 排，其孔深、直徑、排距及間距分別是1.0 m、42 mm、42 mm 及1.5 m。

5）在施工結(jié)束松動(dòng)爆破孔之后，按順序把礦用乳化炸藥與毫秒延期電雷管填裝到孔中。而且單孔所裝的藥量是300 g，在對(duì)封孔口時(shí)，會(huì)使用炮泥與水炮泥，雷管腳線(xiàn)串聯(lián)在炮孔中，炮孔1 次可以爆破5 個(gè)。在把工作面中全部炮孔都爆破之后，下滾筒對(duì)底巖進(jìn)行打掃與上滾筒對(duì)頂煤進(jìn)行割煤被采煤機(jī)用于回采，并按順序類(lèi)推，一直到工作面從過(guò)斷層中全部通過(guò)。

3 仰斜回采期間對(duì)頂板的控制

3.1 仰斜回采期間所發(fā)生的技術(shù)難題

在工作面對(duì)過(guò)斷層上盤(pán)進(jìn)行仰斜回采時(shí)，會(huì)需要留頂煤，其厚度是0～2.4 m，可是在該工作面中，14-3號(hào)層是其回采煤層，在煤層中，有多層的巖石夾雜在其中，破壞了煤體力學(xué)結(jié)構(gòu)。在對(duì)工作面進(jìn)行仰斜回采的過(guò)程中，頂煤幾乎不具有穩(wěn)定性，極易有冒落狀況出現(xiàn)，這樣會(huì)影響工作面回采的安全性。

當(dāng)仰斜回采時(shí)，分段移架被用于工作面中，而且，要控制采煤機(jī)所切割的深度，其深度要小于0.5 m，這就造成工作面在回采之后移出支架就會(huì)有滯后狀況出現(xiàn)在部分區(qū)域中，就造成有較長(zhǎng)時(shí)間的空頂出現(xiàn)在仰斜段的頂板中，極易導(dǎo)致冒落、破碎出現(xiàn)在頂板中。

在8318 工作面中，對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)的是液壓支架，在支護(hù)時(shí)，頂板會(huì)承受來(lái)自液壓支架頂梁所帶來(lái)的支撐力，就會(huì)使頂煤發(fā)生破碎，當(dāng)支架在支撐時(shí)，頂板由于支架頂梁的多次作用，就會(huì)使頂板更加破碎[2]。

3.2 仰斜段頂板聯(lián)合控制技術(shù)的基本原理

為了避免仰斜回采時(shí)有破碎出現(xiàn)在頂板，以及有跨落出現(xiàn)在頂板中，將聯(lián)合控制技術(shù)使用到仰斜段頂板中，并且聯(lián)合控制技術(shù)為“邁步式的錨索吊棚+深孔超前注漿”。

3.2.1 深孔超前注漿施工

1）注漿深孔施工技術(shù)應(yīng)用到仰斜段的頂板中，并且注漿深孔是一排，當(dāng)支架54～65 號(hào)之間的煤壁中進(jìn)行鉆孔施工時(shí)。頂板與鉆孔的間距是1.0 m，并且鉆孔的深度、直徑分別是8.0 m、45 mm，所布置的鉆孔的距離是3.0 m，所布置的仰角是30°。

2）在結(jié)束注漿鉆孔之后，就把注漿花管埋到鉆孔中，而且封孔器會(huì)把孔口封堵，專(zhuān)用注液槍與快速接頭會(huì)把注漿花管連接起來(lái)，圖2 為聯(lián)合支護(hù)平面示意圖。

圖2 8318 工作面過(guò)斷層頂板聯(lián)合支護(hù)平面示意圖（單位：mm）

3）ZBQ27/1.5 型雙液注漿泵被用于注漿施工，注漿材料中的聯(lián)邦加固1 號(hào)被注漿液所使用，并且注漿液與水灰的比是0.8：1.0。并且注漿液所具有的優(yōu)點(diǎn)是較快的凝固速度、較強(qiáng)的滲透能力、較高的結(jié)石率。在注漿施工的過(guò)程中，其注漿壓力要控制在3～4.5 MPa。

3.2.2 邁步式錨索吊棚

1）在工作面仰斜段對(duì)錨索吊棚的施工主要包括錨索、錨索工字鋼梁，其中錨索鋼梁的寬度與長(zhǎng)度分別是0.12 m 與3.5 m。由于要防止頂板所承受工字鋼梁所帶來(lái)的切頂破壞，把鋼板焊接到頂板和工字鋼梁的接觸面，并且鋼板的厚度是5 mm。吊棚與錨索的比例是1：2，其錨索的直徑與長(zhǎng)度分別是21.8 mm、5.3 m。

2）在布置錨索吊棚時(shí)，其方向要和工作面的傾向相同，在相鄰支架中間施工著錨索與錨索吊棚，并且錨索的數(shù)量是2 根，支架54～65 號(hào)前面的頂板頂部施工著錨索吊棚，在對(duì)錨索吊棚進(jìn)行施工時(shí)，其排距與間距分別是1.0 m、1.5 m。由于要確保相鄰錨索吊棚所具有的聯(lián)控作用，就布置邁步式到錨索吊棚中，并且是在前排與后排[3]。

4 結(jié)論

1）截至 2021 年 11 月份，8318 工作面對(duì) F5 斷層所產(chǎn)生影響的范圍已回采，經(jīng)過(guò)優(yōu)化其過(guò)斷層工藝，工作面中采煤機(jī)所產(chǎn)生的破巖量以及采煤機(jī)過(guò)斷層所發(fā)生故障率下降，截割部不會(huì)發(fā)生斷軸、燒毀電機(jī)等事故，在過(guò)斷層時(shí)，回采速度保持在6.5 m/d。

2）仰斜段頂板采取聯(lián)合控制技術(shù)用于工作面的過(guò)斷層，解決了由于頂煤穩(wěn)定性極差，導(dǎo)致仰斜回采過(guò)程中有破碎、跨落出現(xiàn)在頂煤、缺少工作阻力及支架初撐力等問(wèn)題，使頂煤更加穩(wěn)定，確保工作面回采的安全性。