回采工作面過斷層構(gòu)造的安全技術(shù)分析

【摘 要】斷層構(gòu)造對煤炭開采造成了嚴(yán)重的安全隱患，根據(jù)伯方礦3207工作面順槽掘進(jìn)掘露情況表明，分別在運(yùn)輸順槽503m、947m和1142m處遇到三個(gè)斷層（其中1142m處為一逆斷層，走向?yàn)?90°，傾向?yàn)?00°，傾角為80°，斷距為3.5m）和回風(fēng)順槽的1360m處遇一大褶曲構(gòu)造，該處頂板下沉坡度達(dá)30度，影響長度20m；嚴(yán)重影響工作面正?；夭??；夭蛇^斷層期間，工作面采取特殊施工措施，利用五個(gè)多月時(shí)間，順利通過該斷層，為今后綜采工作面過逆斷層提供了一定的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】綜采工作面；逆斷層；開采實(shí)踐

1、工作面概況

1.1工作面位置及井上下關(guān)系

3207綜放工作面位于二盤區(qū)運(yùn)輸巷的左翼，開采煤層為3#煤層，煤層傾角2～6°，煤層厚度4.71-5.9/5.23。工作面走向長度1605m，傾斜長度176.5m，面積283282.5m2，可采儲量1688301噸，服務(wù)年限21個(gè)月。工作面北鄰3109工作面，南面為3205工作面，東面為3206工作面，三面均為實(shí)體煤住。井下標(biāo)高+640m～+710m。地面標(biāo)高+950m～+1070m，地面相對位置位于西里溝以南，賽溝以北，西華山以西，地形大多為山坡地帶，東高西低，工作面切眼處地表有少量農(nóng)田、果樹，地表無民房及其它建筑物。

1.2煤層頂?shù)装寮巴咚骨闆r

直接頂為灰黑色砂質(zhì)泥巖，厚度4.5m，埋深366m；老頂為中粒砂巖，厚度4.5m，埋深361.5m；直接底為黑灰色細(xì)砂巖，厚度1.6m，埋深374m；老底為灰黑色泥巖，厚度4.32m，埋深378.32m。

根據(jù)2011年瓦斯等級鑒定，伯方煤礦屬于低瓦斯礦井，瓦斯絕對涌出量4.72m3/min，相對涌出量2.33m3/t。

2、工作面采煤工藝

2.1采煤工藝

工作面采用6架ZFG4800/18/30過渡架和114架ZF4400/17/28中間架支護(hù)頂板，MG200/500-WD型雙滾筒采煤機(jī)落煤、裝煤，自行斜切進(jìn)刀。頂煤通過礦壓破煤，自溜裝煤；工作面前后各安裝一部SGZ—764/400型刮板運(yùn)輸機(jī)分別運(yùn)輸采煤機(jī)落煤與放頂落煤。設(shè)計(jì)采高2.5m（±0.1m），截深0.6m。放頂步距0.6m，采放比為1：1.1。

2.2工藝流程

斜切進(jìn)刀→割煤→移架→推前部輸送機(jī)→放頂煤→拉后部輸送機(jī)

3、斷層對工作面的影響

（1）由于受無炭柱、斷層等構(gòu)造的影響，致使工作面1#-12#架為無炭柱，18#-35#架底板起伏有1.8m高的矸石，上部煤層較軟，冒頂面積較大，60#-109#架進(jìn)入了煤層底板，頂板矸石冒落致使支架無法及時(shí)抬高，工作面正前方底板坡度約10°以上。為確保工作面安全順利通過該斷層，采用放炮方式推進(jìn)。

（2）推進(jìn)過程中，受斷層影響，煤質(zhì)變軟，容易造成工作面片幫冒頂，頂煤冒落后，造成工作面空頂，支架無法正常接頂，起不到良好的支護(hù)作用，嚴(yán)重影響工作面正?；夭?。

（3）工作面斷層影響范圍段壓力太大，支架承載力大，移架時(shí)容易造成架前冒頂，給工作面支護(hù)帶來一定困難。

（4）因掘進(jìn)至斷層段時(shí)，瓦斯涌出量大。在回采過程中，需加強(qiáng)對工作面瓦斯管理工作。

（5）過斷層期間，部分頂板淋水量大，對工作面各道工序的操作帶來一定影響。

（6）受斷層影響，工作面正常割煤后，頂煤不能正?；胤?，對工作面頂煤回收帶來一定影響。

4、過斷層施工方法及安全措施

4.1工作面過斷層方法

（1）過斷層采用放炮方式，采高控制在2.2m±0.1m。

（2）鉆眼采用氣腿式鑿巖機(jī)打眼，采用2#煤礦許用乳化炸藥和瞬發(fā)雷管爆破落矸，MFB—100型電容式發(fā)爆器起爆。

（3）爆破采用分段作業(yè)形式完成，每5m為一段，放一段裝一段，上一段未放炮前不得進(jìn)行下一段作業(yè)，嚴(yán)禁產(chǎn)生明炮。

（4）炮眼布置：采用兩排三花眼布置炮眼，頂眼距頂板0.8m，底眼距底板0.3m，炮眼與工作面成75°角，眼深0.8m，眼距1m，裝藥量400g/眼，循環(huán)進(jìn)尺0.6m。如果巖性發(fā)生變化，炮眼深度，眼距、角度、裝藥量可根據(jù)巖石的強(qiáng)度具體情況適當(dāng)調(diào)整。

（5）施工順序：鉆眼前準(zhǔn)備→鉆眼→檢查瓦斯→裝藥聯(lián)線→檢查瓦斯→撤人設(shè)警戒→放炮→檢查瓦斯→工作面支護(hù)→出煤或矸→下一段作業(yè)。

4.2工作面過斷層期間安全措施：

（一）放炮安全措施

1.打眼前，必須停止割煤，將采煤機(jī)停放在距放炮點(diǎn)20m以外的頂板完好地段。打眼過程中，必須對工作面煤溜及采煤機(jī)進(jìn)行閉鎖，并安排專人進(jìn)行看護(hù)。否則，嚴(yán)禁進(jìn)入工作面煤壁進(jìn)行作業(yè)。

2.打眼前，跟班隊(duì)長和安全員必須對工作面煤壁進(jìn)行敲幫問頂，及時(shí)處理頂幫的活矸活炭。待安全員確認(rèn)安全后，方可進(jìn)入機(jī)道作業(yè)。作業(yè)時(shí)必須安排有經(jīng)驗(yàn)的工人觀察頂幫變化情況。如頂幫發(fā)生變化，觀察人員及時(shí)通知作業(yè)人員撤離工作地點(diǎn)。

3.人員進(jìn)入機(jī)道內(nèi)作業(yè)前，必須進(jìn)行敲幫問頂，并采用單體柱配合木柱對頂幫進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，在確認(rèn)安全后方可進(jìn)行作業(yè)，未支護(hù)好以前作業(yè)地點(diǎn)10m范圍內(nèi)嚴(yán)禁任何人動(dòng)作采煤機(jī)、煤溜和支架。

4.打眼、裝藥過程中，要保證一人作業(yè)，一人觀察頂板和煤幫變化情況，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)停止作業(yè)，處理好后方可進(jìn)行。

5.炮眼必須采用炮土或水炮泥封堵，炮眼要搗實(shí)充滿。嚴(yán)禁用煤粉或其它可燃性材料作炮眼封泥。裝藥與打眼不得平行作業(yè)，要保證最小抵抗線不得小于0.3m。裝藥后必須把電雷管腳線短接，嚴(yán)禁電雷管腳線、放炮母線與支架、電氣設(shè)備及其它導(dǎo)電體接觸。

6.工作面機(jī)頭、機(jī)尾嚴(yán)禁同時(shí)裝藥，同時(shí)使用2臺發(fā)爆器同時(shí)進(jìn)行爆破工作。機(jī)頭、機(jī)尾任一地點(diǎn)放炮時(shí)，施工人員必須撤離工作面到規(guī)定安全警戒線。

7.放炮員必須持證上崗，放炮嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”和“三人聯(lián)鎖”放炮制度，發(fā)爆器和爆破材料由放炮員專人管理，嚴(yán)格實(shí)行一面一個(gè)起爆器管理制度。

8.放炮必須執(zhí)行“多打眼、少裝藥、放小炮”的原則，預(yù)防損壞工作面設(shè)備。放炮前必須對工作面左右10m范圍內(nèi)的支架、壓力表、電纜及油缸等采用廢皮帶進(jìn)行保護(hù)，否則嚴(yán)禁放炮。

9.每次放炮前，支架工要檢查放炮地點(diǎn)前后的護(hù)幫板是否打開，確保支護(hù)有效后方可放炮。

10.放炮前瓦斯員要嚴(yán)格檢查爆破地點(diǎn)附近20m內(nèi)和回風(fēng)順槽上隅角風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?，達(dá)到0.8%時(shí)，嚴(yán)禁爆破。

11.放炮前必須由班組長清點(diǎn)人數(shù)，待所有人員撤至警戒線以外的安全地點(diǎn)后，方準(zhǔn)下達(dá)起爆命令。并在所有能進(jìn)入放炮地點(diǎn)的通道上設(shè)立警戒，放炮安全距離：彎巷不小于75m，直巷不小于100m。

12.火藥、雷管要分箱保管，箱要放置在距離工作面100m外的頂板完好、支護(hù)完整的安全地點(diǎn)。

13.裝配起爆藥卷時(shí)，必須在頂板完好、支護(hù)完整、避開電器設(shè)備和導(dǎo)電體的爆破工作地點(diǎn)附近進(jìn)行。嚴(yán)禁坐在爆炸材料箱上裝配起爆藥卷。

14.電雷管必須由藥卷的頂部裝入、嚴(yán)禁用電雷管代替竹、木棍扎眼，嚴(yán)禁將電雷管斜插在藥卷的中部或捆在藥卷上。

15.從成束的電雷管中抽取電雷管時(shí)，不得手拉腳線硬拽管體，也不得手拉管體硬拽腳線，應(yīng)將成束的電雷管順好，拉住前端腳線將電雷管抽出。抽出單個(gè)電雷管后，必須將腳線扭結(jié)成短路。

16.炮掘斷層時(shí)，有2個(gè)以上自由面時(shí)，最小抵抗線不得小于0.3m。

17.瞎炮、殘爆處理按照《煤礦安全規(guī)程》（2011版）342條執(zhí)行。

（二）回采措施

1.放炮后采用機(jī)組收底。如機(jī)組無法通過時(shí)采用人工出矸清底移溜。機(jī)組收底時(shí)，要控制好機(jī)組截割速度。嚴(yán)禁機(jī)組截割矸石，以防損壞機(jī)組。

2.過斷層時(shí)，工作面煤溜每個(gè)循環(huán)應(yīng)逐步提高5-10cm，起坡要緩，避免煤溜出現(xiàn)急上急下現(xiàn)象，保證工作面正常推進(jìn)。

3.要加快工作面機(jī)尾回采速度，與工作面斷層形成一定的夾角，沿回風(fēng)順槽巷道底板坡度找到煤層底板，然后依次逐架向前回采找到煤層底板。

4.要工作面頂板冒頂嚴(yán)重控頂距較大時(shí)，要及時(shí)停機(jī)處理，以防止會加劇冒頂及片幫區(qū)域擴(kuò)大。

5.如工作面頂板為煤時(shí)，要采用鋪金屬網(wǎng)，預(yù)防頂煤從支架前或架間冒落，造成架前大面積冒頂。

6.工作面煤溜底要隨好，不要出現(xiàn)大的錯(cuò)差，防止出現(xiàn)飄鏈。

（三）工作面支護(hù)措施

1.在過斷層期間要嚴(yán)格支架管理，嚴(yán)禁出現(xiàn)跑、冒、滴、漏、串液等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)處理，

2.放炮前要對斷層與煤交接段、斷層段的頂板采用支架護(hù)幫板進(jìn)行支護(hù)。

3.工作面上仰開采時(shí)，必須超前帶壓擦頂移架，少降快移，移架后支架要平直，不得出現(xiàn)咬架，歪斜，支架頂梁要接頂嚴(yán)密，支撐有效。

4.工作面上仰推進(jìn)過程中，如工作面頂板無法控制時(shí)，要采用風(fēng)鉆在架間鉆扇形眼，將2.5m長直徑32mm的圓鋼插入眼內(nèi)，孔口外留30cm采用單體柱進(jìn)行支設(shè)，當(dāng)支架前移時(shí)托住煤體內(nèi)插入的圓鋼，對架前頂板超前進(jìn)行控制，具體實(shí)施由作業(yè)人員結(jié)合現(xiàn)場情況進(jìn)行確定。

5.工作面支架立柱的活柱伸縮量不得小于200mm，防止壓死支架。

6.支架初撐力不低于24MPa，因頂板冒頂造成支架前梁不能接頂時(shí)，要及時(shí)采用方木接頂。必要時(shí)可在支架頂梁上并排鋪設(shè)木梁或道軌（與支架推進(jìn)方向平行）。嚴(yán)格控制支架傾斜角度，防止出現(xiàn)歪架、咬架、倒架。支架歪斜時(shí)要及時(shí)調(diào)整。

7.如果采高低時(shí)，要及時(shí)對采高低的區(qū)段支架進(jìn)行調(diào)架，逐步調(diào)整使支架高度符合規(guī)定。

8.施工中需使用單體柱時(shí)，操作人員站在安全地點(diǎn)進(jìn)行。其他人員須躲到距離施工地點(diǎn)5m外安全地點(diǎn)，并防止無關(guān)人員進(jìn)入。

9.單體柱支設(shè)在實(shí)底上。如底板松軟，必須穿鞋。支設(shè)完成后及時(shí)將柱繩掛好。嚴(yán)禁使用漏柱或壞柱。

﹙四﹚端頭支護(hù)措施

1.首先要保證安全出口高度不低于1.8m，寬度不少于0.8m，如壓力大造成寬度和高度不足時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行落底和擴(kuò)幫，確保安全出口達(dá)到安全規(guī)定要求。

2.受斷層影響，回風(fēng)順槽端頭處壓力大，底板煤軟，支護(hù)困難，端頭支護(hù)必須保證先支后回，并保證一梁三柱。確保端頭處單體柱的支護(hù)質(zhì)量，必要時(shí)架設(shè)“井”字木垛加強(qiáng)支護(hù)。

3.超前支護(hù)段支柱必須保證支柱數(shù)量和質(zhì)量，所有單體柱必須支設(shè)在實(shí)底上，做到迎山有力。如果壓力明顯加大，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況適當(dāng)加長加密超前支護(hù)強(qiáng)度。

﹙五﹚冒頂處理措施

1.處理冒頂前，必須先將冒落的煤巖進(jìn)行處理，保證作業(yè)人員有暢通的回撤路線。同時(shí)預(yù)備好足夠的木柱和單體柱等材料。

2.在處理冒頂區(qū)頂板前，首先進(jìn)行敲幫問頂，采用長銼尖將傘檐處理干凈，預(yù)防掉矸傷人。處理冒頂時(shí)，作業(yè)人員要隨時(shí)進(jìn)行敲幫問頂，防止矸石掉落傷人。

3.處理冒頂時(shí)，必須讓有經(jīng)驗(yàn)的老工人處理，并設(shè)專人觀察頂板變化情況，發(fā)現(xiàn)異常立即停止作業(yè)，撤出作業(yè)人員。

4.作業(yè)時(shí)必須聽從跟班隊(duì)長的統(tǒng)一指揮，安全員必須在現(xiàn)場負(fù)責(zé)安全監(jiān)管工作。發(fā)現(xiàn)異常（如頂板響動(dòng)、漏矸等）情況，由觀察人員通知作業(yè)人員立即停止工作，迅速撤出作業(yè)區(qū)域。

5.處理冒頂時(shí)，要安排支架工看護(hù)，嚴(yán)禁誤動(dòng)作支架，以防發(fā)生意外。

6.出現(xiàn)冒頂或梁端距面積過大時(shí)要及時(shí)提前移架，移架時(shí)要帶壓擦頂移架，預(yù)防冒頂面積擴(kuò)大。

7.處理冒頂時(shí)，必須從冒頂區(qū)兩側(cè)開始，采用超前架設(shè)木梁﹙平行于支架推進(jìn)方向﹚對冒頂區(qū)域進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。木梁應(yīng)使用?16cm以上的木柱。橫穿木梁時(shí)，木梁一端支設(shè)在支架上，另一端采用貼幫柱進(jìn)行支護(hù)。處理冒頂過程中，嚴(yán)禁人員在空頂下作業(yè)。

8.橫穿木梁要根據(jù)需要確定長短，架設(shè)的木梁必須能夠控制住冒頂區(qū)的邊緣，以防冒頂區(qū)域擴(kuò)大。

9.在處理冒頂時(shí)，非作業(yè)人員嚴(yán)禁在冒頂區(qū)域左右5m范圍內(nèi)停留或行走，預(yù)防活矸掉落傷人。

10.工作面出現(xiàn)架前冒頂時(shí)，要及時(shí)停機(jī)，并閉鎖機(jī)組、煤溜。處理冒頂時(shí)，機(jī)道作業(yè)只允許兩人在同一地點(diǎn)作業(yè)，并要設(shè)專人觀察頂板，所有人員必須聽從跟班隊(duì)長統(tǒng)一指揮，動(dòng)作要迅速，升柱、扶柱、架棚人員要分工明確，各負(fù)其責(zé)。其他閑雜人員不得在煤溜內(nèi)停留，安全員要深入現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)督，確保安全。

﹙六﹚其他措施

1.工作面交接班必須在現(xiàn)場進(jìn)行交接，上班向下班必須交接清工作面生產(chǎn)情況，存在問題。同時(shí)要安排人員對液壓系統(tǒng)、風(fēng)水管路進(jìn)行詳細(xì)檢查。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。確保各種系統(tǒng)工作正常。

2.施工人員進(jìn)入工作面前，必須由跟班隊(duì)長和安全員檢查頂板和煤壁情況，對頂幫進(jìn)行敲幫問頂，敲幫問頂工作要貫穿在整個(gè)作業(yè)過程中，以防止片幫、離層跨落的煤塊、矸石傷人。工作面未支護(hù)到位，嚴(yán)禁組織生產(chǎn)。跟班隊(duì)長要有全局意識，重點(diǎn)抓好工作面支護(hù)。

3.在檢查中，跟班隊(duì)長和安全員發(fā)現(xiàn)如存在支護(hù)不到位時(shí)，立即組織進(jìn)行支護(hù)。安全員確認(rèn)支護(hù)有效后，方可施工。

4. 進(jìn)人機(jī)道工作時(shí)，不論從事何種作業(yè)都必須提前將煤溜及機(jī)組進(jìn)行閉鎖，安排專人看管。同時(shí)要將支架升實(shí)，伸出護(hù)幫板護(hù)實(shí)煤壁。嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，作業(yè)前必須先認(rèn)真觀察機(jī)道頂板及煤壁情況，及時(shí)將頂板和架間懸矸進(jìn)行處理，嚴(yán)禁在有隱患的狀態(tài)下作業(yè)。作業(yè)時(shí)要隨時(shí)注意頂幫及架間落矸，并有專人觀察。如果出現(xiàn)異常，及時(shí)撤離工作地點(diǎn)。

5. 若工作面發(fā)生冒頂后，有大塊巖石冒落到采煤機(jī)道及煤溜內(nèi)，則需立即用風(fēng)鎬或大錘進(jìn)行破碎，超過30cm的矸石要及時(shí)揀出，不得進(jìn)入皮帶。大塊矸石需爆破時(shí)，最小抵抗線和封泥長度都不得小于0.3m，嚴(yán)禁人員在設(shè)備運(yùn)行中進(jìn)行揀矸工作。

6.工作面架前浮煤浮矸要及時(shí)清理，保證能順利移架。

7.操作支架時(shí)，被操作支架左右5m范圍內(nèi)嚴(yán)禁有人站立或通過，以防止漏矸傷人。

8.要加強(qiáng)瓦斯檢測力度。其濃度超過0.8%時(shí)，嚴(yán)禁作業(yè)。

9.工作面通訊信號必須靈敏可靠，要指定專人負(fù)責(zé)信號聯(lián)系，經(jīng)雙方確認(rèn)無誤，待全部作業(yè)人員及時(shí)撤出機(jī)道后，方可開啟煤溜。以防止誤操作造成傷人。

10.跟班隊(duì)長和安全員、瓦檢員必須同工人同上同下，嚴(yán)禁上班遲到和早出班現(xiàn)象發(fā)生。

11.跟班礦長跟班時(shí)必須到現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和安全監(jiān)管，幫助解決本班安全生產(chǎn)中遇到的難題。

12.施工單位要協(xié)調(diào)組織好，抓好重點(diǎn)環(huán)節(jié)，盡快推過斷層。

結(jié)束語

本次工作面過斷層采用放炮方式推進(jìn)，放炮后采用機(jī)組收底，加快工作面機(jī)尾回采速度，與工作面斷層形成一定的夾角，沿回風(fēng)順槽巷道底板坡度找到煤層底板，過斷層時(shí)，工作面煤溜每個(gè)循環(huán)逐步提高5-10cm，期間遇到局部頂板煤巖層松軟，漏冒嚴(yán)重，及時(shí)停機(jī)采用馬粒散超前加固頂板等措施，保證工作面正常推進(jìn)。

煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層落陷柱特別發(fā)育，對生產(chǎn)影響較大，隨著現(xiàn)代化采煤設(shè)備的發(fā)展，綜采工作面過地質(zhì)構(gòu)造已成為制約高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的主要因素，快速通過工作面地質(zhì)構(gòu)造，是礦井高產(chǎn)高效建設(shè)發(fā)展的根本思路，也是建設(shè)高產(chǎn)高效礦井的根本途徑。