大采高長(zhǎng)工作面過(guò)斷層安全回采技術(shù)研究

摘 要：針對(duì)5310大采高長(zhǎng)工作面開(kāi)采受斷層影響的問(wèn)題，對(duì)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(guò)控制采高，采用采煤機(jī)直接割煤和震動(dòng)爆破的方式，運(yùn)用單項(xiàng)割煤回采工藝，直接通過(guò)斷層。結(jié)果表明：通過(guò)運(yùn)用直接過(guò)斷層的方案，在減少回采期間工作面搬家工程的同時(shí)，確?；夭晒ぷ鞯捻樌M(jìn)行，并為以后類似條件下大采高工作面安全過(guò)斷層提供了技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：大采高長(zhǎng)工作面;斷層;單項(xiàng)割煤;安全回采

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.086.

0 引言

目前國(guó)內(nèi)綜采面過(guò)斷層的常用技術(shù)方法主要有調(diào)整割煤高度法、跳采法、挑頂臥底法等[1-3]。大采高綜采工作面由于采高大，過(guò)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(huì)加大工作面通過(guò)的難度[4-7]。大采高綜采面過(guò)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]。

趙莊煤礦5310回采工作面平均煤層厚度為4.75m，工作面范圍內(nèi)存在多個(gè)斷層，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，該情況對(duì)工作面的順利推進(jìn)帶來(lái)不小的困難，如果在回采過(guò)程中遇到斷層采取工作面搬家或者縮短工作面回采長(zhǎng)度的措施來(lái)解決遇到斷層問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致工作面回采效率低問(wèn)題，因此，針對(duì)該種情況，對(duì)大采高工作面過(guò)斷層技術(shù)進(jìn)行研究是十分必要的。

1 工作面工程概況

趙莊煤礦5310工作面位于該礦一水平五盤區(qū)，東側(cè)5101、5102、5103、5104、5105巷已掘進(jìn);北側(cè)為5309工作面，現(xiàn)已回采完畢;南側(cè)為5311工作面，正在掘進(jìn)。所采煤層為3#煤。井下標(biāo)高660-722m，走向長(zhǎng)度為885m，傾斜長(zhǎng)度為270m，平均采高4.75m。工作面煤層厚度為4.4-5.0m，平均厚度4.75m。工作面煤層傾角平均為4.5°。采用一次采全高綜合機(jī)械化采煤工藝，全部垮落法管理頂板。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，該工作面工作面小斷層、節(jié)理發(fā)育。受斷層的影響，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(duì)工作面回采有一定影響。

2 過(guò)斷層安全技術(shù)

工作面煤層坡度受斷層的影響，局部變化較大，局部走向方向仰角達(dá)到10°左右，且斷層附近區(qū)域的煤層結(jié)構(gòu)受斷層影響發(fā)生破壞，煤體和頂?shù)装迤扑?，為保證工作面回采過(guò)程中順利通過(guò)斷層區(qū)域，采取工作面調(diào)斜、調(diào)整回采高度等措施。

2.1 采高調(diào)整

2.2.1 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(guò)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。

2.2.2 過(guò)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(guò)斷層時(shí)應(yīng)有相應(yīng)的走向規(guī)劃，如下圖1。工作面距斷層面一定距離L開(kāi)始起坡，結(jié)合原有的煤層傾角和設(shè)備的性能，過(guò)斷層總仰角不應(yīng)超過(guò)12°。起坡距L計(jì)算如下：

總仰角：

起坡距L：

式中：β—總仰角，≤12°;α—煤層傾角，°;H—斷層落差，m;L—起坡距，m。

斷層影響區(qū)的采高在起坡前降低至4m左右，起坡過(guò)斷層期間采高控制在4m內(nèi)，起坡過(guò)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(guò)斷層面后，保持采高4m，仰角慢慢變小，當(dāng)頂板見(jiàn)矸石時(shí)開(kāi)始平坡并沿頂推進(jìn)，以臥底的方式逐漸恢復(fù)采高。

3 工作面過(guò)斷層頂板管理

在工作面過(guò)斷層期間，要使工作面液壓支架始終保持在正常工作狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生漏液現(xiàn)象，上下端頭、及工作面內(nèi)斷層附近的液壓支架要完全接頂，及時(shí)支護(hù)好支架側(cè)護(hù)板，以防液壓支架支架發(fā)生咬架、倒架的現(xiàn)場(chǎng)，工作面泵站的工作壓力要達(dá)到31.5MPa，液壓支架前后支柱的初撐力達(dá)到28Mpa，在工作面移架作業(yè)時(shí)，采取“少降快拉”帶壓擦頂移架的方式。放炮后，及時(shí)伸出支架伸縮梁，防止破碎巖石冒落。煤層破碎段在保證采高高于4.5m情況下要留足夠的頂煤，如工作面頂板發(fā)生漏矸現(xiàn)象，及時(shí)穿板梁對(duì)頂板進(jìn)行控制。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)該工作面實(shí)際地質(zhì)條件，采取直接過(guò)斷層的技術(shù)措施通過(guò)斷層區(qū)域，在過(guò)斷層前，制定了調(diào)整采高等技術(shù)措施，確保工作面安全通過(guò)斷層。

（2）過(guò)斷層期間，對(duì)工作面采高進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)確保支架良好的工作性能，做好巖壁片落、頂板漏矸等防范措施。通過(guò)該工作面過(guò)斷層實(shí)踐表明：工作面采取直接通過(guò)斷層，在減少工作面搬家工程量的同時(shí)，保證了工作面的順利推進(jìn)，提高了資源回收率，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡(jiǎn)介：李丙廣（1987-），男，河南平頂山人。endprint