回采工作面過斷層方法與跳采實踐

顧喜鵬

（山西焦煤霍州煤電集團 河津騰暉煤業(yè)有限責任公司，山西 霍州031499）

斷層是綜采工作面回采過程中最常見的地質(zhì)構造，斷層的產(chǎn)狀決定著斷層對工作面影響程度和影響范圍，尤其對于落差大、影響范圍大的斷層甚至會造成工作面暫時性停產(chǎn)。生產(chǎn)實踐表明，斷層的存在造成附近的頂板破碎，同時還會引起瓦斯、水的積聚和煤壁的片幫。當工作面回采至斷層附近時，有可能會發(fā)生頂板、瓦斯或者水害事故。故過斷層方法的選擇對于保證工作面安全回采至關重要〔1－2〕。根據(jù)斷層的產(chǎn)狀不同，國內(nèi)外煤礦在煤炭采礦過程中總結了多種過斷層方法，如跳采過斷層、平推過斷層等。這些過斷層經(jīng)驗為礦井的高產(chǎn)、高效提供了重要保證〔4－6〕。李雅莊煤礦2228工作面所采煤層為山西組6＃煤層，在回采過程中遇到多個落差小于1m的斷層，均采用平推通過。在回采至開切眼326m時揭露DF7斷層，該斷層落差達4.5m，且傾向和走向影響范圍均較大，采用跳采技術避開了該斷層?，F(xiàn)就2228工作面回采實際，對過斷層方法的選擇和跳采技術進行探討。

1 工作面概況

李雅莊礦2228工作面位于二采區(qū)前進方向的左翼，工作面為二采區(qū)末端采面，埋藏深度535～638m。該工作面回采6＃煤層，煤層厚度為3.1～3.7m，平均3.5m，直接頂為2.34～3.85m的砂質(zhì)泥巖，煤層節(jié)理裂隙發(fā)育程度較高，松軟易碎，在工程擾動作用下極易出現(xiàn)片幫。工作面設計走向和傾斜長度分別為2452m和132m。在工作面回采過程中共揭露大小斷層9個，其中DF7斷層落差達4.5m。

2 工作面過斷層方法的選擇

1）落差較小的斷層：2228工作面在回采期間曾揭露F1～F8斷層，這些斷層除了F6斷層落差為2.2m外，其它幾個斷層落差均不超過1.0m，且這些斷層影響范圍較小，傾向延伸不足20m，走向延伸在30m范圍內(nèi)。鑒于此，決定采用平推方式過斷層，即對于斷層帶首先采用放震動炮進行巖體碎裂，然后采用煤機進行截割，支架移動緊隨煤機后。這種方法過斷層較簡單，省時省力，其缺點是難以適應范圍廣、落差大的斷層。且該方法容易造成采煤機截齒更換頻率高，震動炮容易造成斷層上方煤巖體松動，易出現(xiàn)片幫和冒頂。

2）落差較大的斷層：對于落差大、影響范圍大的斷層，若采用平推方式過，則會造成大量的時間浪費在打眼放炮上，同時也會造成煤機損傷，費時費力，經(jīng)濟上不可取。鑒于此，工作面在遇到落差大的斷層時會采取跳采過斷層。當斷層為影響范圍較大的傾向斷層時可根據(jù)實際情況在斷層另一盤重新開切眼。當工作面為走向斷層時，可在該斷層周圍掘進巷道，與原切眼和回采順槽進行溝通，避開斷層進行回采。當斷層為斜交斷層時，可根據(jù)具體情況合理選擇過斷層方式?？偟膩碚f，無論是傾斜斷層還是走向斷層，避開斷層的開采方式均屬于跳采過斷層。實踐表明，跳采過斷層的關鍵在于巷道或者切眼的掘進與支護、設備的銜接和合理通風，平推過斷層和跳采過斷層優(yōu)缺點對比見表1。

表1 平推過斷層和跳采過斷層優(yōu)缺點比較分析

3 跳采過斷層實踐

3.1 跳采過斷層方案的確定

2228工作面在推至距離開切眼326m處揭露DF7斷層，該斷層落差達4.5m，走向和傾向分別為116°和210°。斷層走向斜交工作面呈57°，該斷層走向影響為80m，傾斜方向影響范圍為42m。考慮到DF7斷層落差較大，若采用放震動炮平推硬過的話，則費時費力，且考慮到該斷層附近瓦斯不穩(wěn)定，在掘進時就曾出現(xiàn)頂板冒落現(xiàn)象，故應采取其它方式過斷層。礦井回采的2224工作面均揭露過落差超過6.5m的斷層，后來采用跳采方式順利通過。鑒于此，同時結合表2給出的平推過斷層和跳采過斷層優(yōu)缺點分析，決定采用跳采方式過DF7斷層。2228工作面跳采過斷層方案布置見圖1。

圖1 2228工作面跳采過斷層方案

3.2 中風巷的掘進與支護

中風巷擔負著工作面通風、行人和運料等作用，由于中風巷沿DF7斷層掘進，故確保中風巷支護質(zhì)量是保證該工作面安全回采的關鍵。根據(jù)以往跳采開采經(jīng)驗，決定對中風巷采用“錨網(wǎng)索”聯(lián)合支護，錨桿選擇為Φ22×2400 mm的高強無縱筋樹脂錨桿，錨索選擇為Φ15.2×9000 mm的鋼絞繩。中風巷支護參數(shù)具體為：頂板和兩幫錨桿間排距為800mm×800mm，錨索間排距為1600mm×1600mm。在頂板破碎帶采用注漿加固，且該區(qū)域錨桿間排距控制在600mm×600mm范圍以內(nèi)。為了降低中風巷在回采過程中的變形、破壞程度，在動壓區(qū)范圍內(nèi)架設兩排鉸接梁配合單體柱控制頂板，確保單體柱初撐力不低于90kN。

在中風巷與切眼連接處為“丁”字巷道，此處控頂?shù)拿娣e較大，且地應力和構造應力集中，受采動影響易發(fā)生變形和破壞。為了提高該區(qū)域巷道穩(wěn)定性，在原“錨網(wǎng)索”支護及基礎上增加木垛和鉸接梁支護。

3.3 設備銜接與通風

工作面開采至中風巷開口位置時，將中風巷開口上段支架進行回撤，將運輸機在中風巷位置掐斷，并將機尾、過渡槽和偏轉槽在掐口處連接，確保運輸機的完整性。然后將電纜、風水管路、信號線等管線重新布置，確保各項設備安全、穩(wěn)定運行。各項設備重新完善后，即形成新的煤炭運輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)的布置可有效避開DF7斷層。

為了避開DF7斷層，布置了工作面中風巷。這樣原回風系統(tǒng)便會發(fā)生改變。新的通風系統(tǒng)為：運輸巷→工作面切眼→中風巷→外切眼→回風巷→總回風巷道→風井。新的通風系統(tǒng)并不復雜，可滿足工作面正常風量需求。但考慮到斷層附近瓦斯?jié)舛炔环€(wěn)定，故應在機巷和中風巷老空側掛設風障，確保風流能夠有效吹散上隅角瓦斯。另外，為了確保斷層附近瓦斯不超限，2228工作面布置了上隅角瓦斯抽放系統(tǒng)。直至通過該斷層，尚未出現(xiàn)上隅角瓦斯超限情況。

3.4 切眼的對接

在外切眼將預備支架安裝好，在中風巷布置一臺備用支架。當工作面推至距外切眼19～15m時對中風巷進行加固。當工作面推至與外切眼平齊時，采用導鏈將中風巷備用支架拉至切眼位置。然后將原切眼內(nèi)的機尾段、過渡槽、偏轉槽拆除，將外切眼內(nèi)SGZ－40T型刮板輸送機拆除，然后對原切眼內(nèi)運輸機進行續(xù)接溜槽。續(xù)接溜槽數(shù)滿足開采條件時將拆掉的機尾段、過渡槽和偏轉槽進行安裝。然后，將電纜槽、鏈條、刮板等依次安裝。連接后重新敷設電纜，冷卻水管、風管、信號線、噴霧等相關管線和設備，且將支架與運輸機連接好。工作面開切眼對接完成后開始進行試運行，同時進行支架微調(diào)，確保支架平直度符合要求。

4 結語

斷層是綜采工作面回采過程中最常見的地質(zhì)構造，合理選擇過斷層方法是確保工作面安全、高效開采的關鍵。對于小斷層，綜采工作面往往采取平推硬過方式通過。對于大型斷層，可采用跳采技術過斷層。2228工作面過DF7斷層采用跳采技術，雖然工作面中部掘進中風巷增加了施工費用，造成工作面暫時性停產(chǎn)，但該方式可有效避免瓦斯、頂板、水害等事故的發(fā)生，同時也一定程度地提高了煤質(zhì)。2228工作面過DF7斷層實踐表明，采用跳采技術過斷層能夠確保工作面安全回采。

〔1〕王書偉.綜采工作面過斷層形態(tài)控制研究〔J〕.中國礦山工程，2010，39（1）：30－31.

〔2〕楊嘉昌，李 強.綜采工作面過斷層的頂板控制技術及應用〔J〕.中國西部科技，2009，（4）：29－30.

〔3〕丁玉群，王素貞.朱莊礦3522工作面復雜地質(zhì)條件下安全高效途徑〔J〕.江西煤炭科技，2008，（4）：32－33.

〔4〕孫永田.米村礦28041炮放工作面過斷層技術研究〔J〕.煤炭技術，2008，27（4）：49－50.

〔5〕張光文.綜采工作面快速過斷層技術的推廣及應用〔J〕.山西焦煤科技，2009，（1）：7－8.

〔6〕劉照輝，劉 斌，馬金營.跳采在綜采工作面過斷層的應用〔J〕.煤炭工程，2008，（8）：35－36.