大采高綜采工作面過斷層安全回采技術(shù)

武曉敏

(重慶城市管理職業(yè)學(xué)院 工程管理學(xué)院，重慶 401331)

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大采高綜采工作面過斷層安全回采技術(shù)

武曉敏

(重慶城市管理職業(yè)學(xué)院 工程管理學(xué)院，重慶 401331)

[摘要]針對某礦5308大采高工作面開采受斷層影響的問題，對斷層分布進(jìn)行了詳細(xì)的勘探，明確了斷層的位置、產(chǎn)狀，并通過控制采高，采用采煤機(jī)直接割煤和震動爆破的方式，運(yùn)用單項(xiàng)割煤回采工藝，直接通過斷層。結(jié)果表明：通過運(yùn)用直接過斷層的方案，減少了工作面搬家工作量，節(jié)約了費(fèi)用，保證了工作面的連續(xù)推進(jìn)，提高了煤炭資源采出率，并為以后類似條件下大采高工作面安全過斷層提供了技術(shù)指導(dǎo)。

[關(guān)鍵詞]大采高工作面；斷層；單項(xiàng)割煤；安全回采

[DOI]10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2015.05.007

[引用格式]武曉敏.大采高綜采工作面過斷層安全回采技術(shù)[J].煤礦開采，2015，20(5)：27-29.

目前國內(nèi)綜采面過斷層的常用技術(shù)方法主要有調(diào)整割煤高度法、跳采法、挑頂挖底法等[1-3]。大采高綜采工作面由于采高大，過斷層破碎帶時(shí)有支架實(shí)際支護(hù)阻力降低、頂板漏矸等情況發(fā)生，尤其當(dāng)斷層落差較大時(shí)，會加大工作面通過的難度[4-7]。大采高綜采面過斷層的方法與斷層落差、煤層厚度、煤層傾角、支架最小工作高度、斷層處巖石硬度以及工作面推進(jìn)方向等因素有關(guān)[8-9]。

5308大采高工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，賦存了多個(gè)斷層。采用重做切眼或是縮短工作面長度的方法在大采高長工作面實(shí)施中存在諸多困難，且嚴(yán)重影響大采高工作面的采出效率，因此有必要對復(fù)雜地質(zhì)條件下大采高長工作面過斷層工藝進(jìn)行研究。

1工程概述

5308大采高工作面位于礦井西五盤區(qū)西部，盤區(qū)大巷以北。地面標(biāo)高為920.1~1040.8m，井下標(biāo)高為465~568m，開采3號煤層，煤層平均厚度為5.85m，工作面走向長2489.56m，傾斜長245.36m，煤層傾角2~10°，平均6°；采用一次采全高采煤工藝和全部垮落法處理頂板。

根據(jù)探測資料，5308工作面內(nèi)發(fā)育有4條正斷層：F108，F(xiàn)96，F(xiàn)93和F87，均揭露在工作面中下部至機(jī)尾區(qū)域，皆橫跨53083巷，且兩端尖滅于煤層中。根據(jù)勘探及掘進(jìn)資料，受斷層影響，斷層兩側(cè)20~30m內(nèi)煤體破碎，偽頂、直接頂變厚，頂板破碎，對工作面回采有一定的影響。斷層參數(shù)見表1。

2過斷層安全技術(shù)措施

受斷層影響，周圍的煤層坡度產(chǎn)生變化，沿工作面推進(jìn)方向的仰角局部達(dá)6°，總體仰角較緩，沿工作面傾向局部角度達(dá)10°，平均6.5°，且機(jī)頭處于高處，機(jī)尾處于低處。同時(shí)，周圍煤體較破碎，煤層結(jié)構(gòu)受到破壞。為了工作面順利通過斷層，現(xiàn)擬定以下過斷層時(shí)的安全回采技術(shù)措施[10-12]。

表1　工作面斷層參數(shù)

2.1　采高調(diào)整

2.1.1工作面調(diào)斜

為了讓工作面與斷層面迎合，減少影響距離和煤壁的片幫，在工作面過斷層前需要一定程度的調(diào)斜。如F108斷層，走向角度為103°，機(jī)尾-機(jī)頭真方位為111°，調(diào)斜后真方位應(yīng)為103~105°，即機(jī)尾比機(jī)頭進(jìn)度快15~20m左右，并應(yīng)于斷層前5m調(diào)整完畢。

2.1.2過斷層采高的調(diào)整

根據(jù)斷層的性質(zhì)、位置、傾向、斷距及相關(guān)巷道的掘進(jìn)情況，工作面過斷層時(shí)應(yīng)有相應(yīng)的走向規(guī)劃，見圖1。工作面距斷層面一定距離L開始起坡，結(jié)合原有的煤層傾角和設(shè)備的性能，過斷層總仰角不應(yīng)超過12°。起坡距L計(jì)算如下：

(1)

(2)

式中，β為總仰角，≤ 12°；α為煤層傾角，(°)；H為斷層落差，m；L為起坡距，m。

圖1　工作面過斷層規(guī)劃

斷層影響區(qū)的采高在起坡前降低至4m左右，起坡過斷層期間采高控制在4m內(nèi)，起坡過程中采用挑頂留底方式推進(jìn)，斷層尖滅處沿煤推進(jìn)，另一側(cè)沿巷道推進(jìn)，其中間的支架盡量排齊、排直，控制高度的同時(shí)盡量少割矸石。工作面過斷層面后，保持采高4m，仰角慢慢變小，當(dāng)頂板見矸石時(shí)開始平坡并沿頂推進(jìn)，以臥底的方式逐漸恢復(fù)采高。

2.2　過斷層回采工藝

2.2.1采煤機(jī)割煤

5308大采高工作面揭露的斷層均發(fā)育在工作面的中下部，斷層影響區(qū)煤體破碎、松軟，容易發(fā)生冒頂、片幫事故。實(shí)踐表明，工作面進(jìn)入斷層破碎區(qū)進(jìn)刀時(shí)，刮板機(jī)彎曲段因煤壁斜切、護(hù)幫不平而經(jīng)常片幫、冒頂。因此，針對此情況提出不在斷層區(qū)進(jìn)刀的單向割煤工藝，并將機(jī)尾進(jìn)刀提前至斷層影響區(qū)以外，其回采工藝如圖2所示。

圖2　斷層影響區(qū)單向割煤

從圖2可知，工作面過斷層揭露矸石時(shí)，若采煤機(jī)能割動，則采用采煤機(jī)慢速破矸通過；若不能，則禁止采煤機(jī)強(qiáng)行破矸，應(yīng)采用爆破工藝破矸，采煤機(jī)單向掃矸通過。以斷層F108為例，斷層單向割煤工藝具體敘述如下：

(1)采煤機(jī)在機(jī)頭正常進(jìn)刀后由機(jī)頭向機(jī)尾正常割煤，并進(jìn)入斷層影響區(qū)或揭露斷層，及時(shí)移架支護(hù)，斷層段不推移輸送機(jī)，斷層尖滅處以外15m為彎曲段。

(2)進(jìn)刀，采煤機(jī)從機(jī)尾空刀至斷層尖滅處沿刮板機(jī)自動進(jìn)刀，隨后將刮板機(jī)全部推進(jìn)，采煤機(jī)調(diào)換滾筒，向機(jī)尾割煤，及時(shí)支護(hù)，不推輸送機(jī)。

(3)采煤機(jī)割煤至機(jī)尾后，反空刀，并隨推輸送機(jī)，采煤機(jī)運(yùn)行至85m處自動割煤，并正常割至機(jī)頭，完成一個(gè)循環(huán)。

2.2.2松動爆破割矸

當(dāng)斷層矸體局部或整體過硬，或使用采煤機(jī)割矸而折損的成本過高時(shí)，應(yīng)采用放炮疏松堅(jiān)硬巖體，再用采煤機(jī)割矸、掃矸的工藝過斷層。

放炮-割矸工序?yàn)椋呵脦蛦栱敗R時(shí)支護(hù)—打眼—裝藥—警戒—放炮—采煤機(jī)割(掃)矸—拉架—推溜。放炮-割矸工序時(shí)應(yīng)做到或注意以下事項(xiàng)：采煤機(jī)停在作業(yè)點(diǎn)15m范圍內(nèi)時(shí)，必須閉鎖采煤機(jī)；在每個(gè)支架的巖幫前架設(shè)一個(gè)單體柱，見圖3，緊緊護(hù)幫貼幫，單體柱采用“帶帽、穿鞋”的形式，上部頂在傘檐緊收的護(hù)幫板上，幫體破碎時(shí)，用兩側(cè)的單體柱夾木板圍住。

圖3　巖幫臨時(shí)支護(hù)斷面

炮眼布置方式為兩排三花眼，共4排炮眼，眼間距1m，排距0.866m，眼深1.5m。下排眼距底板0.5m，向下75~80°；上排眼距頂板0.8m左右，向上80~85°；中上、中下排眼分別向上、向下1~3°。炮眼布置見圖4。

圖4　松動爆破炮眼布置

放震動炮后割矸，有利于采煤機(jī)的工作和保護(hù)，在割矸過程中，截深應(yīng)控制在0.7m左右，牽引速度不超過4m/min，同時(shí)應(yīng)控制規(guī)定的采高、加強(qiáng)噴霧灑水等。放一次震動炮疏松的矸體，一般可以讓采煤機(jī)割進(jìn)3刀左右，3刀之后再放震動炮，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

3過斷層期間頂板控制

保證支架的完好狀態(tài)，使其處于良好的工作狀態(tài)，不竄液、不漏液。兩端頭、斷層處采高過渡段支架保持良好地接頂，支護(hù)好側(cè)護(hù)板，防止支架倒架、咬架。泵站的工作壓力應(yīng)達(dá)到31.5MPa，支架立柱的初撐力不得低于26MPa。移架時(shí)，采用“少降快拉”帶壓擦頂移架的方式。放震動炮后，如果巖幫片落，要及時(shí)移架或伸出伸縮梁支護(hù)頂板。煤層段頂板破碎，要留頂煤，但采高不應(yīng)低于4.5m，如果頂板破碎有掉矸、漏矸現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)穿板梁控制頂板。

4結(jié)論

(1)綜合5308大采高工作面探測資料分析，得出強(qiáng)行通過斷層的可能性，并制訂了相應(yīng)的技術(shù)措施。采用控制采高，工作面調(diào)斜，單向割煤，硬矸先震動爆破后采煤機(jī)割(掃)矸相結(jié)合的方式，順利通過工作面斷層，提出了斷層處單向割煤回采工藝。

(2)過斷層時(shí)，要嚴(yán)格控制采高，保證支架的良好性，加強(qiáng)頂板控制，做好冒頂防護(hù)。實(shí)踐證明：工作面強(qiáng)行通過斷層，減少了工作面搬家工作量，節(jié)約了費(fèi)用，保證了工作面連續(xù)推進(jìn)，減少資源浪費(fèi)，提高了煤炭資源采出率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為類似大采高條件下過斷層提供依據(jù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]楊文斌.大采高工作面過斷層技術(shù)[J].煤炭工程,2010，42(8):53-55.

[2]陳少璞,王濱,王瑞智，等.大柳塔煤礦12611-2綜采面過斷層技術(shù)研究[J].煤炭工程,2011，42(10):72-74.

[3]劉強(qiáng),魏秉祥,楊興廷，等.綜采工作面過斷層及揭露尾巷層位控制技術(shù)[J].煤炭工程,2013，45(9):50-52.

[4]鄭學(xué)亮.綜放工作面過斷層技術(shù)管理實(shí)踐[J].煤礦開采，2006，11(6)：55-56.

[5]劉志剛,張華清.綜采工作面過斷層技術(shù)與實(shí)踐 [J].煤礦開采，2010,15 (5)：30-31.

[6]張德峰,陳勇.綜放工作面過斷層頂板活動規(guī)律研究與應(yīng)用[J].中國煤炭，2013,39(4):56-59.

[7]譚輔清,昝東峰,周楠，等.巨厚礫巖層下工作面過斷層覆巖運(yùn)動規(guī)律研究及應(yīng)用[J].中國煤炭，2011,37(9):48-51.

[8]郭守泉,彭永偉.綜采工作面過斷層技術(shù)綜述[J].煤礦開采，2008，13(4):30-31.

[9]楊磊,張西斌,李春元，等.極軟煤層大采高工作面遇斷層煤壁穩(wěn)定性研究[J].煤炭工程,2011，43(10):77-79.

[10]楊明.采煤工作面遇斷層的安全措施[J].能源技術(shù)與管理，2011(2)：109-110，113.

[11]畢成，程一偉，邱春亮.濟(jì)二礦綜放工作面過斷層技術(shù)[J].煤炭技術(shù)，2003，22(8)：59-61.

[12]秦樹國.大采高工作面通過斷層方法及工藝初探[J].山西科技，2011(5)：81-82.

[責(zé)任編輯：鄒正立]

Safety Mining Technology of Large-mining-height Full-mechanized Face Mining through Fault

WU Xiao-min

(Engineering Management School，Chongqing City Management College，Chongqing 401331，China)

Abstract：In order to solve the problem of 5308 large-mining-height face mining through a fault，the location and occurrence of fault was confirmed with exploration.By controlling mining height and applying single-direction cutting coal with blasting，the face advanced through the fault.The projection of mining through fault reduced workload of dismantlement and saved cost，ensured continuous mining and improved coal mining ratio，which provided technical instruction for large-mining-height face mining through fault under similar condition.

Keywords：large-mining-height face；fault；single-direction cutting coal；safety mining

[作者簡介]武曉敏(1982-)，女，河南濮陽人,講師,碩士，從事礦井通風(fēng)、采礦技術(shù)、安全等方面教學(xué)科研工作。

[收稿日期]2015-01-07

[中圖分類號]TD823

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1006-6225(2015)05-0027-03