綜采工作面過斷層技術(shù)探討

吳丙輝 關(guān)衛(wèi)華

【摘 要】總結(jié)了國(guó)內(nèi)綜采工作面過斷層的主要常見方法，研究分析了各種過斷層方法的主要技術(shù)特點(diǎn)，并總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)綜采（放）工作面過斷層的主要技術(shù)方法，為今后其他礦井類似問題提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】綜采面；過斷層；現(xiàn)狀；方法；分析

斷層是工作面生產(chǎn)中比較常見的地質(zhì)構(gòu)造，斷層形成的斷層破碎帶附近，煤層頂板的破碎度增加、煤層厚度發(fā)生變化、煤層頂?shù)装宄霈F(xiàn)不平行現(xiàn)象，在工作面過斷層時(shí)易造成支架傾斜，使支架的實(shí)際支護(hù)能力降低。頂板提前斷裂，在接近斷層帶時(shí)，會(huì)發(fā)生回轉(zhuǎn)來壓，甚至出現(xiàn)壓死支架的事故。

一、國(guó)內(nèi)綜采面過斷層技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)多數(shù)地區(qū)煤層地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是在煤炭資源稀缺的東部地區(qū)，在工作面回采過程中經(jīng)常遇到斷層，影響礦井正常的回采接續(xù)。為保證采煤工作面安全高效生產(chǎn)、減少工作面搬家次數(shù)，綜采面多采用過斷層連續(xù)回采，以保證礦井正常生產(chǎn)接續(xù)。目前國(guó)內(nèi)通常采用以下幾種過斷層方法：調(diào)整采高法、平推硬過法、調(diào)斜工作面法、放震動(dòng)炮法、導(dǎo)硐法、跳采、綜合法等，也可使用化學(xué)加固法加固頂板。不論采用哪種過斷層方法，斷層仍嚴(yán)重制約著綜采工作面和礦井產(chǎn)量，給現(xiàn)場(chǎng)管理帶來許多安全隱患，同時(shí)也會(huì)造成設(shè)備損壞嚴(yán)重、施工質(zhì)量差、煤炭質(zhì)量下降、全員工效降低等。

二、綜采工作面過斷層方法分析

當(dāng)斷層落差小于煤層厚度和綜采設(shè)備的最小工作高度之差，綜采工作面過斷層時(shí)，除加強(qiáng)工作面支護(hù)外不必采取其它措施；而當(dāng)斷層落差大于煤層厚度，核算工作面硬過不經(jīng)濟(jì)時(shí)，一般是另掘開切眼，工作面進(jìn)行小搬家，如果斷層距盤區(qū)邊界或工作面停采線不遠(yuǎn)時(shí)，綜采工作面就直接躲過斷層，剩余煤炭可布置炮采工作面回收。對(duì)斷層落差較大且工作面又必須通過時(shí)，可采用放震動(dòng)炮、導(dǎo)硐，或者改造采煤機(jī)行走部等方法通過。（1）調(diào)整采高法。該方法一般適用條件是斷層落差較小，且斷層上下盤接觸之間煤層的厚度大于或等于液壓支架的下限通過高度。當(dāng)煤層高度大于設(shè)備允許最小煤層高度時(shí)，先估算出工作面距斷層前方所需要的過渡段，通過調(diào)整割煤高度來通過斷層。（2）平推硬過法。該方法又稱采煤機(jī)強(qiáng)行截割圍巖法。適用于斷層落差較小，且頂板、底板巖石較為脆軟（如泥巖）的工作面。當(dāng)煤層高度小于設(shè)備允許最小煤層高度時(shí)，且工作面頂?shù)装鍑鷰r比較松軟，在距斷層位置5m時(shí)，采取挑頂或臥底使采煤機(jī)截割圍巖強(qiáng)行通過斷層，緩慢上山或下山推運(yùn)輸機(jī)、拉移支架，然后強(qiáng)行通過斷層。（3）調(diào)斜工作面法。該方法一般適用于斷層落差較大，且斜交角較小的斜交斷層工作面。當(dāng)斷層落差大于或等于采高的條件下，綜采工作面與斷層走向小角度斜交時(shí)，通過工作面調(diào)斜，使工作面調(diào)至和斷層走向平行，減少斷層處煤炭損失。（4）放震動(dòng)炮法。該方法又稱放炮挑頂起底法。適用于斷層落差較大，且頂板或底板巖石較為堅(jiān)硬的工作面。當(dāng)煤層高度小于設(shè)備允許的最小煤層高度時(shí)，且工作面頂?shù)装鍑鷰r堅(jiān)硬，采煤機(jī)滾筒割不動(dòng)時(shí)，可采取放震動(dòng)炮挑頂或起底的方法。當(dāng)沿著工作面推進(jìn)方向，過斷層前的工作面直接底板低于過斷層后的工作面直接底板，適宜采取挑頂法過斷；當(dāng)沿著工作面推進(jìn)方向，過斷層前工作面直接底板高于過斷層后的工作面直接底板，采取挑頂法或起底法過斷層均可。（5）導(dǎo)硐法。導(dǎo)硐法又稱斷層探巷法。就是在斷層上盤（或下盤）掘進(jìn)巖石巷道，將斷層處巖石先掘出，再進(jìn)行可靠支護(hù)，將過斷層變?yōu)檫^空巷，減少采煤工作面的巖石截割量，加快回采工作面推進(jìn)速度。導(dǎo)硐掘進(jìn)長(zhǎng)度以斷層的落差變小至設(shè)備能夠通過為止。（6）跳采法。即對(duì)斷層采取“躲”的方式，通過采用斷層處留垛，重新打巷的跳采方式通過斷層。對(duì)于走向斷層一般根據(jù)不同情況進(jìn)行處理。當(dāng)斷層出現(xiàn)在工作面的兩端時(shí)，在工作面沿煤層正常段與斷層方位平行開掘一條全煤巷道與材料巷或運(yùn)輸巷貫通，工作面縮面回采躲過斷層，隨推采隨接長(zhǎng)工作面的溜子，直至恢復(fù)正常；若斷層出現(xiàn)在工作面的中部，用斷層處留垛的跳采方式通過斷層，然后打通工作面，與兩巷貫通。當(dāng)回采工作面遇到落差較大的傾向斷層時(shí)，一般在另一盤重新打切眼，跳過斷層重新開采。（7）綜合法。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中，由于影響因素的復(fù)雜性，往往要綜合多種方法過斷層。不一定采用單一方法，有可能幾種方法同時(shí)使用，這要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況決定。

目前國(guó)內(nèi)綜采工作面過斷層的方法已基本成熟，既實(shí)現(xiàn)了礦井的連續(xù)回采，又保證了現(xiàn)場(chǎng)安全管理，但整體效率依然不高，仍制約著煤礦的安全高效生產(chǎn)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在的實(shí)際問題，提出以下幾條建議：一是加強(qiáng)地質(zhì)勘探工作，掌握斷層產(chǎn)狀及其影響范圍，在礦井開采設(shè)計(jì)過程中避開斷層。二是如斷層確實(shí)無法避開，應(yīng)根據(jù)煤層硬度、頂?shù)装鍑鷰r條件及工作面設(shè)備性能制定相應(yīng)的安全技術(shù)措施，確保工作面安全順利通過斷層帶。三是加強(qiáng)設(shè)備的更新與改造，提高采煤機(jī)截齒的截割硬度，改進(jìn)液壓支架，提高其過斷層和對(duì)破碎頂板的適應(yīng)性。四是積極推廣應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備，如采用速凝材料注漿加固斷層破碎帶，提高破碎煤巖體的整體性和穩(wěn)定性，從根本上解決斷層破碎帶片幫、冒頂現(xiàn)象。