綜采工作面安全高效過斷層的技術(shù)研究與應(yīng)用

陳佳開灤集團(tuán)東歡坨礦業(yè)分公司

綜采工作面安全高效過斷層的技術(shù)研究與應(yīng)用

陳佳
開灤集團(tuán)東歡坨礦業(yè)分公司

摘要：當(dāng)工作面遇見落差較大的斷層時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響采煤工作面的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)斷層帶附近區(qū)域煤巖的破壞狀況進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了綜采工作面硬過斷層時(shí)帶來的技術(shù)難題。通過開灤東歡坨礦3093綜采工作面工程實(shí)際，采用多種工作面安全過斷層的具體技術(shù)措施，對(duì)類似構(gòu)造煤層的開采具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；過斷層；頂板控制

斷層是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中廣泛發(fā)育的構(gòu)造形態(tài)。它大小不一、規(guī)模不等，小的不足一米，大到數(shù)百、上千千米，是煤礦綜采工作面常見的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)，斷層給采煤工作面安全生產(chǎn)帶來了極大的影響，尤其是大傾角工作面突遇落差較大斷層，為確保施工安全,不得已常常采取工作面搬家、重新開切眼或局部補(bǔ)眼,,致使回采率降低、采掘接替失調(diào),造成噸煤成本增加、降低了生產(chǎn)效益。為此，在含斷層構(gòu)造較多的礦區(qū)研究工作面安全過斷層方法與技術(shù)顯得尤為重要，采取措施使綜采工作面快速、安全通過斷層，是綜采工作面高產(chǎn)高效必須解決的問題之一。

1　斷層帶區(qū)域煤巖基本問題研究

在地殼運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力和張力，超過巖層本身的強(qiáng)度對(duì)巖石產(chǎn)生破壞作用時(shí)，導(dǎo)致巖層斷裂錯(cuò)位，從而形成了斷層。斷層兩盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相互擠壓，使附近的巖石破碎，形成與斷層面大致平行的破碎帶，斷層破碎帶的寬度有大有小，小者僅幾厘米，大者達(dá)數(shù)公里，甚至更寬，與斷層的規(guī)模和力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。

一般頂板巖層的強(qiáng)度大于煤層的強(qiáng)度，在同樣大小力的作用下，煤巖破碎后，煤的粉末多于頂板巖石的粉末，即煤的破碎程度比巖石的嚴(yán)重。在斷層的破碎帶內(nèi)，煤的破壞程度較巖層嚴(yán)重，塊度小。當(dāng)回采工作面通過斷層時(shí)，與保留巖頂相比，保留煤頂要困難得多。

2　現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用

2.1工程地質(zhì)概況

開灤東歡坨礦3093工作面位于-690水平中央下段采區(qū)南翼9煤層。平均傾角為20°,在距離工作面中間眼535m處有一落差達(dá)3.2m的正斷層,受該斷層的影響,工作面50#架以下段坡度達(dá)35°以上。工作面采用MG200/500-AWD型電牽引采煤機(jī)，ZY4800-13/32型液壓支架及SGZ730/400型中雙鏈刮板輸送機(jī)完成煤的“破、裝、運(yùn)及頂板的支護(hù)和采空區(qū)的處理”。其工作面煤層剖面圖1所示：

圖1　工作面煤層剖面圖

2.2過3093—1斷層的主要技術(shù)措施研究

3093—1斷層為一斜交正斷層，造成工作面50組至機(jī)尾段基本全巖。工作面采用直接推進(jìn)通過，可以節(jié)省用于倒面掘進(jìn)準(zhǔn)備巷道和支架回撤的準(zhǔn)備費(fèi)用,同時(shí)緩解了礦井的產(chǎn)量任務(wù)壓力。但是，受該斷層的影響,工作面將進(jìn)入斷層下盤的巖石中,工作面破矸范圍大,對(duì)設(shè)備的磨損嚴(yán)重，為此必須采取有效措施進(jìn)行處理。

2.2.1斷層處破巖技術(shù)措施

斷層處巖石破落常用兩種方法：采煤機(jī)直接截割和打眼放炮。采用何種方法取決于斷層落差和巖石硬度。如工作面斷層落差較大，巖石硬度大，普氏系數(shù)大于4，上盤頂板下扎，下盤頂煤上翻，采煤機(jī)無法通過時(shí)，應(yīng)采取措施挑頂或破底，確保采煤機(jī)順利通過。可以采取放炮方式挑頂或破底，炮眼布置方式根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)矸石硬度而定，可布置單排眼，也可布置三花眼，一次裝藥一次起爆，每次放炮不超過15架支架，以防止壓死運(yùn)輸機(jī)。放炮時(shí)，采煤機(jī)放在放炮區(qū)域以外，盡量放在放炮地點(diǎn)的機(jī)尾側(cè)，以利于出矸；當(dāng)斷層落差小，巖石硬度小，普氏系數(shù)小于4時(shí)，可用采煤機(jī)直接截割，采煤機(jī)割巖速度要慢。

2.2.2頂板控制

過斷層期間，斷層影響帶頂板破碎煤頂不易控制，容易發(fā)生冒頂事故，為此要特別加強(qiáng)對(duì)此范圍的頂板控制，控制此范圍頂板的方法主要是：

(1)降低采高。易冒頂范圍的采高降低到剛剛能夠通過機(jī)組的2.3m左右。

(2)人工做好超前支護(hù)，提前控制好頂板。

(3)采面鋪設(shè)金屬網(wǎng)，斷層面附近鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)。

(4)保證工作面“三直一平”,避免因工作面不平直而造成支架的擠架、咬架和倒架現(xiàn)象。

(5)合理控制采高,防止支架空頂；減少截深縮短梁端距，同時(shí)采煤機(jī)過后3m之內(nèi)及時(shí)移架。

(6)斷層帶附近頂板破碎,要求采煤機(jī)后滾筒割煤后,立即移架,并打出護(hù)幫板,護(hù)住煤壁,防止架前流矸冒頂。

(7)所有支架必須達(dá)到初撐力,確保斷層附近支架對(duì)頂板的有效支護(hù)。

(8)采用帶壓擦頂超前移架方式移架,有效控制好頂板。

3　結(jié)語

綜采工作面安全過斷層,減少了綜采安裝、搬家倒面的次數(shù),避免了時(shí)間和設(shè)備的浪費(fèi)，緩和了采掘接替矛盾；有效提高了工作面采出效率和回采效率，降低了煤炭開采成本，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效。

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