薄煤層工作面過斷層實踐研究

馮 博

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原030024；2.沁和能源集團(tuán)有限公司 候村煤礦，山西 沁水048205）

我國薄煤層儲量豐富，約占煤炭總儲量的18%，但是薄煤層一般賦存條件復(fù)雜、分布廣泛、開采效率低，因此薄煤層開采產(chǎn)量只占煤炭總產(chǎn)量的7%左右〔1－3〕。斷層的存在是影響薄煤層開采的重要地質(zhì)原因，薄煤層作業(yè)空間一般較狹小，在過斷層時作業(yè)難度大〔4〕。若不同種類斷層在同一個工作面存在，更會大大影響到工作面的正常回采，加之受到采動影響作用，會進(jìn)一步加大過斷層難度，若不采取合理過斷層方法和措施，必然會影響到工作面的正常回采〔5－6〕。因此，有必要對薄煤層過斷層進(jìn)行研究?，F(xiàn)以1201薄煤層工作面過斷層為例，介紹薄煤層工作面過不同種類斷層需要采取的方法和輔助措施。

1 工作面概況

1201工作面位于侯村礦東翼采區(qū)首采工作面，主采煤層為12＃煤層，東部為正在掘進(jìn)的1203工作面，西部、北部均為實體煤。工作面設(shè)計開采走向長度1200m，傾向長度180m，傾角2°～5°，平均傾角為3°，煤層厚度0.8～1.6m，平均為1.2m，煤層賦存較穩(wěn)定，屬于穩(wěn)定可采薄煤層工作面。1201工作面直接頂為均厚1.3m的十一灰?guī)r，基本頂為均厚1.2m塊狀易碎深灰色粉砂巖，直接底為均厚1.23 m遇水易膨脹的淺灰色的鋁質(zhì)泥巖，基本底為均厚2.3m灰色粗粒砂巖。根據(jù)開采要求，1201工作面為對拉薄煤層工作面，上、下面同時生產(chǎn)，工作面布置上軌道運輸平巷、中間皮帶運輸平巷和下軌道運輸平巷共計三條巷道。工作面采用炮采，“液壓支架—單體柱—π型梁”聯(lián)合支護(hù)，上、下面溜子機(jī)頭和機(jī)尾采用“四組八架”π型鋼梁支護(hù)，工作面推進(jìn)至550～625m范圍時，先后揭露12條落差0.5～1.7m的正斷層，在該斷層帶附近還存在許多小型衍生斷層，頂板破碎程度較高。在回采過程中，工作面出現(xiàn)多次小型冒頂，嚴(yán)重影響了工作面的安全和推進(jìn)速度。

2 薄煤層過斷層方法和輔助措施

2.1 過斷層方法

（1）斷層落差小于采高。結(jié)合礦井其它工作面過斷層經(jīng)驗，對于落差小于工作面采高的斷層決定采用強推硬過方式。遇斷層前將運輸機(jī)調(diào)整方向，過斷層期間加強支護(hù)。

（2）斷層落差大于采高。斷層落差越大對工作面開采越不利。根據(jù)本礦井開采經(jīng)驗，對于斷層落差大于采高的斷層，可以通過以下幾個方法來通過：① 在煤田地質(zhì)普查時發(fā)現(xiàn)的斷層，可將工作面沿斷層邊界線布置，使工作面避開斷層帶；② 工作面在回采過程中遇到落差較大的傾向斷層，可以采用跳采進(jìn)行回采。具體是在斷層帶附近開掘一條中間巷道，作為機(jī)巷或者風(fēng)巷，通過該區(qū)域后重新布置切眼進(jìn)行回采。這種方法雖然能夠有效避免斷層的影響，但是工期長，會損失大量煤炭資源，在經(jīng)濟(jì)效益上很差，一般不會選擇；③ 當(dāng)工作面傾向方向存在多個斷層時，可在斷層中間掘出一條全煤巷道，鋪設(shè)刮板輸送機(jī)后，向煤巷兩邊放炮掏硐開采；④ 當(dāng)走向斷層位于工作面中部時，可將原工作面在斷層處分為兩個小型工作面進(jìn)行開采；⑤ 當(dāng)斷層位于機(jī)巷或者風(fēng)巷附近時，可以在斷層處重新掘進(jìn)一條機(jī)巷或者風(fēng)巷，然后在斷層的端點處將掘進(jìn)的新機(jī)巷／風(fēng)巷與原來的機(jī)巷／風(fēng)巷貫通，這樣可以撇開斷層部分進(jìn)行回采；⑥ 當(dāng)斷層斜交通過整個工作面時，可相應(yīng)調(diào)整工作面傾向，使工作面與斷層平行，然后在斷層另一盤開新切眼，進(jìn)行跳采開采；當(dāng)斷層斜交一部分工作面時，在斜交段斷層另一盤開新切眼，其余部分繼續(xù)按照常規(guī)進(jìn)行推進(jìn)，推進(jìn)至新切眼時進(jìn)行正常開采，這種方法省工省時，有利于提高工作面推進(jìn)速度。

2.2 薄煤層過斷層輔助措施

（1）過傾向斷層：在工作面回采過傾向正斷層時，若斷層傾向沿走向，一般沿著下盤向上盤推進(jìn)，此時斷層兩側(cè)頂板巖層已經(jīng)斷裂分離，如果強推硬過容易造成工作面大面積懸頂和采空區(qū)垮落帶不均勻，斷層面頂板巖層重量得不到工作面煤體支撐，將重量全部壓在采場支架上，這樣極易造成工作面大面積頂板冒漏現(xiàn)象發(fā)生；若斷層傾向與走向相反，工作面沿斷層上盤向下盤推進(jìn)，斷層帶頂板巖層重量部分由斷層下盤承受，支架所受載荷相對減小，這樣有利于降低工作面頂板冒漏現(xiàn)象發(fā)生，但減小工作面來壓對斷層帶來的影響，應(yīng)做到提前調(diào)整工作面，使工作面傾向與斷層走向形成一定的角度，這樣可以人為縮短工作面每個循環(huán)過斷層的長度，避免一次性過斷層。

（2）過走向斷層：薄煤層過走向斷層時，可將工作面分為上、下兩端，并采取拉底挑頂?shù)却胧┒汩_斷層進(jìn)行開采，同時要加強斷層帶支護(hù)，防止工作面頂板冒漏現(xiàn)象發(fā)生。

2.3 薄煤層過斷層支護(hù)

（1）過斷層時嚴(yán)禁空頂作業(yè)，任何作業(yè)人員均要求在牢固的支護(hù)條件下進(jìn)行作業(yè)。在斷層帶內(nèi)進(jìn)行支護(hù)時，要采用高度適宜的液壓單體柱進(jìn)行支護(hù)，同時要保證液壓單體柱的初撐力達(dá)到規(guī)程要求。

（2）在斷層頂板破碎帶內(nèi)，液壓單體柱要采用穿鞋帶帽，并在單體柱上方架設(shè)棚子，推移溜子時要打好替棚，為防止影響溜子前移，要做到過梁過頂。在斷層帶打設(shè)單體液壓支柱時，必須做到打設(shè)一棵綁一棵，用鐵絲將柱頭鏈接到頂網(wǎng)上，防止倒柱傷人事故發(fā)生。過斷層時架設(shè)的棚梁必須可靠，頂板不平處用背木背實。

（3）過斷層需要放炮時，為避免頂板大面積冒落，要采用“打淺眼、少裝藥”的方式進(jìn)行放炮，嚴(yán)禁放大炮。

（4）過斷層時要制定專項過斷層措施。現(xiàn)場要派經(jīng)驗豐富的老工人進(jìn)行敲幫問頂，及時檢查過斷層作業(yè)地點偽頂、直接頂是否存在松動巖石，并及時處理掉危巖。區(qū)隊干部要確保過斷層工作安全進(jìn)行，一旦出現(xiàn)安全問題應(yīng)立即停止作業(yè)。

（5）加強1201工作面礦壓觀測，掌握該工作面礦壓規(guī)律，在工作面來壓之前要進(jìn)行加強支護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)威脅作業(yè)人員安全時，要及時停止作業(yè)，撤離到上、下巷安全地點，并匯報調(diào)度室進(jìn)行處理。

3 效果分析

1201薄煤層工作面存在多個斷層不同程度地影響了該工作面的正常回采，采用合理的過斷層方法，并輔助以相應(yīng)的過斷層措施和支護(hù)方法，使1201工作面最終順利通過了這些斷層。1201薄煤層過斷層實踐效果明顯，為工作面過斷層積累了經(jīng)驗。

〔1〕溫慶華.薄煤層開采現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢〔J〕.煤炭工程，2019，（3）：60－62.

〔2〕王士博.綜合機(jī)械化采煤在桃山煤礦薄煤層開采中的應(yīng)用〔J〕.煤炭技術(shù)，2008，27（4）：53－54.

〔3〕成光星，申 龍.薄煤層綜采自動化采煤工藝技術(shù)研究與應(yīng)用〔J〕.中國煤炭，2009，35（9）：61－62.

〔4〕張守山.薄煤層炮采支架與單體聯(lián)合支護(hù)頂板過斷層〔J〕.山東煤炭科技，2008，（3）：2－3.

〔5〕邵長華，劉 勇，侯繼文.薄煤層回采工作面過斷層的技術(shù)研究與應(yīng)用〔J〕.山東煤炭科技，2008，（4）：82－83.

〔6〕邢佑命，邱運來，李方明.薄煤層回采工作面過斷層技術(shù)研究與應(yīng)用〔J〕.山東煤炭科技，2004，（4）：57－58.