綜采工作面過(guò)地質(zhì)構(gòu)造與老巷技術(shù)研究

楊守峰

（山東肥礦技師學(xué)院，山東 肥城271600）

0 概述

在確定采區(qū)巷道設(shè)計(jì)時(shí)，雖然充分考慮了地質(zhì)構(gòu)造對(duì)采煤工作面布置的影響，但在實(shí)際回采過(guò)程中，由于地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化或者前方有老巷，采煤工作面過(guò)地質(zhì)構(gòu)造或老巷仍是不可避免的。地質(zhì)構(gòu)造包括斷層、陷落柱、褶曲帶和火成巖。當(dāng)采煤工作面遇到以上地質(zhì)構(gòu)造時(shí)或老巷時(shí)，為了保證工作面的正常推采和生產(chǎn)安全，應(yīng)采取有針對(duì)性的安全技術(shù)措施。

1 采煤工作面過(guò)地質(zhì)構(gòu)造

1.1 采煤工作面過(guò)斷層

綜采面遇到斷層時(shí)將會(huì)影響生產(chǎn)，過(guò)斷層的方法主要涉及到斷層落差大小、煤層厚度、液壓支架最大最小支撐高度和采煤機(jī)破巖能力。工作面直接推過(guò)斷層時(shí)可采取調(diào)整采高、起頂落底、墊矸石或木板、架設(shè)木垛以及提吊支架等措施。斷層落差大時(shí)應(yīng)另掘開(kāi)切眼。

綜采面過(guò)斷層主要有以下幾種方法：

（1）斷層落差小于煤層厚度和支架最小支撐高度之差，綜采面過(guò)斷層時(shí)不必起頂或落底，可直接通過(guò)斷層。

（2）若斷層落差大于二者之差，采煤機(jī)可直接切割頂?shù)装鍘r石通過(guò)斷層；若頂?shù)装鍒?jiān)硬，可采用爆破法起頂或落底穿過(guò)斷層。為了盡量保持頂板的完整性，大多采用落底的方法通過(guò)斷層。

目前根據(jù)煤礦技術(shù)水平和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，斷層落差相當(dāng)于煤層厚度的情況下，工作面是可以通過(guò)斷層的。但是斷層落差過(guò)大時(shí)，增加了切割巖石量，容易損壞采煤機(jī)，含矸率高，煤質(zhì)變差，推采速度慢，不能維持采煤工作面的正常生產(chǎn)，不如另搬新面。今后隨著采煤機(jī)功率加大，破巖能力的增強(qiáng)，斷層落差超過(guò)煤層厚度時(shí)，也可以采取硬過(guò)的方法。

綜采面過(guò)斷層時(shí)，要采取以下安全技術(shù)措施：

（1）通過(guò)斷層前，應(yīng)根據(jù)斷層性質(zhì)、落差大小及頂?shù)装鍘r層厚度等因素，正確確定通過(guò)斷層的方法（起頂、落底、起頂并落底），做到既有利于維護(hù)頂板又減少破巖量。

（2）根據(jù)區(qū)段平巷揭露斷層情況，為了減少斷層在工作面內(nèi)的揭露范圍，遇斷層前應(yīng)適當(dāng)調(diào)整工作面方向。當(dāng)圍巖為中等穩(wěn)定以上巖層時(shí)，工作面與斷層走向之間夾角應(yīng)不小于20°~30°；圍巖不穩(wěn)定時(shí)，此夾角保持在35°~45°之間。

（3）過(guò)斷層前要逐步降低采高，以減小破巖量，增加支架的穩(wěn)定性。采高控制在適當(dāng)大于液壓支架的最小支撐高度，防止出現(xiàn)死架子。通過(guò)斷層后逐步增大采高至設(shè)計(jì)高度。

（4）斷層范圍內(nèi)地段應(yīng)使頂?shù)装灞３窒鄬?duì)平緩，傾角盡量控制在15°以下，避免出現(xiàn)明顯的臺(tái)階，以保證輸送機(jī)和液壓支架處于良好的工作狀態(tài)。

（5）當(dāng)巖石普氏系數(shù)f＜4時(shí)，采煤機(jī)可直接割巖石，切割過(guò)程中要降低切割速度；如果巖石堅(jiān)硬，切割困難時(shí)，則采用淺打眼、放小炮的爆破方式起頂或落底，并對(duì)附近液壓支架進(jìn)行保護(hù)，防止爆破崩壞。

（6）在斷層附近可采取以下支護(hù)措施：

①先架設(shè)傾斜梁、傾斜棚或斜交梁，采取間隔移架，先移的支架頂梁托住傾斜梁后再移鄰近支架；②可在面前煤壁上預(yù)先掏梁窩架設(shè)超前梁或超前走向棚；③盡量采取帶壓擦頂移架方式，提高移架速度，減少空頂時(shí)間；④頂板冒落處應(yīng)采用木垛接頂背實(shí)。

1.2 采煤工作面過(guò)陷落柱

巖溶陷落柱是指煤層下伏碳酸鹽巖等可溶巖，因地下水溶蝕引起上覆巖層冒落而成的剖面上呈柱狀的塌陷體。在陷落柱內(nèi)，煤層完全受到破壞，還存在導(dǎo)水的可能性，給采煤工作面推采帶來(lái)困難和安全隱患。

對(duì)陷落柱首先要加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)測(cè)，在區(qū)段巷道掘出后，應(yīng)使用坑透儀進(jìn)行透測(cè)，并配合鉆探，正確確定陷落柱位置、尺寸大小、導(dǎo)水性及影響范圍，根據(jù)具體情況制定相應(yīng)的技術(shù)措施。

對(duì)面積較大、導(dǎo)水性很強(qiáng)的陷落柱，多采用繞過(guò)的方法，但要留足防水保護(hù)煤柱；對(duì)于直徑小于30m且不導(dǎo)水的陷落柱，一般采用硬過(guò)的方法，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意下列問(wèn)題：

（1）采用放震動(dòng)炮，采煤機(jī)清矸的方法。

（2）采煤機(jī)清矸時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用小步距、多循環(huán)的方法，減少頂板的暴露面積。

（3）適當(dāng)降低采高，但要保證支架不會(huì)被壓死。采高要逐漸變化，以滿(mǎn)足支護(hù)和運(yùn)輸?shù)男枰?/p>

（4）陷落柱范圍內(nèi)適當(dāng)滯后移架，用長(zhǎng)鋼梁或木板梁一端插入巖壁，另一端搭在支架前梁上的方法進(jìn)行特殊支護(hù)，采煤機(jī)清矸后要立即移架。

1.3 采煤工作面過(guò)褶曲帶

當(dāng)采區(qū)內(nèi)有大褶曲時(shí)，應(yīng)使工作面的推采方向垂直于背、向斜軸，使工作面沿著煤壁方向沒(méi)有大的起伏，給液壓支架創(chuàng)造良好的工作條件。對(duì)于小的褶曲，可用采煤機(jī)適當(dāng)下切或留底、割頂，使頂?shù)装逍纬删徍偷那?，以便設(shè)備通過(guò)。

1.4 采煤工作面過(guò)火成巖

火成巖侵入煤層有時(shí)呈巖脈、巖床狀，有時(shí)呈散珠狀，造成煤層缺失，煤層厚度變薄或局部不連續(xù)。對(duì)于前者處理方法類(lèi)似于過(guò)斷層，若為走向或斜交時(shí)，視其范圍大小，可重新掘切眼或縮短工作面。若呈散珠狀，則常采取超前爆破加以處理。

1.5 采煤工作面過(guò)空巷

空巷的圍巖已有不同程度的變形和破壞，工作面通過(guò)時(shí)，應(yīng)采取有效的安全技術(shù)措施。根據(jù)空巷維護(hù)狀態(tài)、空巷與工作面空間的相對(duì)位置以及空巷的用途等不同，可分別采取加固巷道內(nèi)原有支架、用木垛或煤矸充填空巷等方法。

（1）過(guò)穿層石門(mén)

采煤工作面過(guò)穿層石門(mén)時(shí)，要先加固石門(mén)支架。在工作面附近的一段石門(mén)內(nèi)，要架設(shè)密集木垛或用煤矸填實(shí)。順煤層傾斜在木垛上鋪設(shè)木板，液壓支架在木板上通過(guò)，使支架有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。架設(shè)木垛的巷道長(zhǎng)度應(yīng)使石門(mén)與工作面相交處三角巖柱有足夠厚度（約3m）及承載能力。若石門(mén)穿入頂板，則頂板石門(mén)中也需有木垛，使工作面支架免受頂板巖層冒落時(shí)的沖擊。

若石門(mén)與煤層相交處圍巖十分破碎或回采后石門(mén)尚需使用，可用留煤柱的方法加以保護(hù)。在工作面尚未到達(dá)前，可預(yù)先掘進(jìn)斜溜子道（越過(guò)運(yùn)輸石門(mén)），當(dāng)斜溜子道與工作面相通后，將工作面輸送機(jī)頭上移，就可由斜溜子道出煤而留下保護(hù)煤柱。

（2）過(guò)本層平巷

工作面前方老巷為盲巷時(shí)，要首先啟封，通風(fēng)排瓦斯，修復(fù)老巷。當(dāng)老巷與工作面平行時(shí)，應(yīng)事先調(diào)整工作面方向，使其與工作面斜交，減小揭露老巷范圍，便于控制工作面頂板。若老巷支護(hù)完好，可打中間點(diǎn)柱加固；若老巷頂板破碎，支架損壞較多，應(yīng)加密支架并增設(shè)單抬棚或雙抬棚；若頂板壓力大，還要架木垛，以防冒頂發(fā)生。綜采面過(guò)老巷時(shí)，可利用液壓支架的前探梁托住棚梁端頭，再逐步拉架前移。若頂板不穩(wěn)定，可在前探梁上先沿傾斜方向放上抬梁，用以托住老巷的棚梁前進(jìn)。

2 結(jié)論

采煤工作面過(guò)地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，應(yīng)采取綜合治理的方法。對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造過(guò)分發(fā)育的塊段，采用炮采工藝，炮采對(duì)地質(zhì)變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)；在工作面設(shè)計(jì)時(shí)將斷層留在區(qū)段煤柱內(nèi)，或雖然工作面內(nèi)有斷層，但與工作面夾角不易太小，以減少對(duì)工作面的影響范圍；采用調(diào)斜的方法，改變工作面的推進(jìn)方向，躲開(kāi)地質(zhì)變化帶；工作面推進(jìn)中，發(fā)現(xiàn)了未知的，工作面難以通過(guò)的地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，可將工作面甩掉一部分，其余部分繼續(xù)推進(jìn)，過(guò)后再對(duì)接為整面；遇到較大地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，需要做各種比較，以權(quán)衡利弊，若強(qiáng)行通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造代價(jià)太高，則應(yīng)搬遷工作面；工作面過(guò)老巷時(shí)可采取加固巷道內(nèi)原有支架、用木垛或煤矸充填空巷等方法。

［1］徐永圻,主編.煤礦開(kāi)采學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2009.

［2］張吉春,主編.煤礦開(kāi)采技術(shù)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2009.

［3］李增學(xué),主編.礦井地質(zhì)學(xué)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2009.

［4］魏可忠,主編.礦井地質(zhì)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2009.