淺談綜放工作面過斷層破碎帶

左照全

(山西介休義棠瑞東煤業(yè)公司，山西 介休 032000)

斷層是影響煤礦安全生產(chǎn)的重要地質(zhì)構(gòu)造之一，它對井下工作面生產(chǎn)的影響具有普遍性，在工作面生產(chǎn)中比較常見，雖然落差較大的斷層在設(shè)計和施工中多數(shù)被處理，但回采過程中還會經(jīng)常遇到許多落差較小的隱伏次生斷層。由于斷層附近煤巖體破碎，造成采煤工作面不同程度的片幫、冒頂，使采煤工作面不能按正規(guī)循環(huán)作業(yè)，從而增加了回采的難度。若處理不當(dāng)，不僅嚴(yán)重影響生產(chǎn)，還會造成一定的安全隱患。山西介休義棠瑞東煤業(yè)100101綜放工作面推進(jìn)到872 m時，遇到一落差為3.4 m正斷層(F28)，同時在工作面中部又揭露4條次生斷層，落差為1.1～1.4 m。工作面受斷層影響，煤壁片幫，頂板破碎，不但造成工作面生產(chǎn)被動，而且嚴(yán)重威脅著現(xiàn)場作業(yè)人員安全。為保證安全，經(jīng)反復(fù)研究論證，確定采取直接強(qiáng)行推采的方法通過該斷層破碎帶。

1 工作面概況

100101工作面屬瑞東煤礦首采工作面，東臨副斜井及主、副水倉，西臨100102工作面，南臨礦井邊界保安煤柱，北臨一采區(qū)集中軌道、運輸、回風(fēng)上山;所采煤層為9#+10#煤，煤層傾角為3°～9°，總厚度為4.85 m。其中，9#煤厚 1.1 m，直接頂為 6.6 m 的K2灰?guī)r，底板(同時為10#煤的頂板)為0.8 m的泥巖;10#煤厚3.75 m，底板為泥巖。采用綜采放頂煤采煤法，采高2.6 m。工作面長度為140 m，走向推進(jìn)長度960 m;煤層結(jié)構(gòu)簡單，自燃傾向性為Ⅱ級，煤塵具有爆炸性。

2 過斷層方案的優(yōu)化、細(xì)化

1)構(gòu)造的分析評價。在科學(xué)分析回采地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，須進(jìn)一步查明構(gòu)造分布情況，并對構(gòu)造可能造成的影響作出評價，這是保證順利通過斷層破碎帶的前提條件。根據(jù)巷道掘進(jìn)期間的實際揭露情況，將斷層分析清楚，如斷層位置、產(chǎn)狀、斷層破碎帶寬度及構(gòu)造類型、斷層性質(zhì)及其與其它斷層的關(guān)系、派生節(jié)理產(chǎn)狀、密度及充填物等，并單獨繪制平、剖面圖，推斷斷層的可能延伸方向及起始位置，列表歸類，必要時用文字說明，依此分析對回采的影響程度。

2)方案的優(yōu)化選擇。斷層是巖層或巖體破裂后斷裂兩側(cè)的巖層或巖體有顯著位移的斷裂構(gòu)造。綜放工作面過斷層的難易程度不僅與斷層本身的落差、傾向、傾角、位置有關(guān)，還與煤層本身的厚度、傾角、頂?shù)装鍡l件、斷層處的巖石硬度、綜放工作面的推進(jìn)方向、生產(chǎn)條件(割煤高度、推進(jìn)速度等)等諸多因素有關(guān)。這樣就需要針對具體條件，采取不同措施，既要尋求普遍規(guī)律，又要研究其特殊性，以此為前提制定多個方案并反復(fù)論證，通過對多個方案從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上進(jìn)行綜合分析比較，選擇技術(shù)上安全可行、經(jīng)濟(jì)上合理高效的最優(yōu)方案。

100101綜放工作面如果重開繞道或重開切眼對工作面設(shè)備搬遷進(jìn)行回采，不僅多掘巷道丟煤較多，而且綜放面搬家既影響生產(chǎn)又損壞設(shè)備，很不經(jīng)濟(jì)。該工作面所過斷層帶巖層為泥巖，巖性比較松軟，可用煤機(jī)截割，經(jīng)綜合分析和反復(fù)論證，無論從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上，采取采煤機(jī)直接強(qiáng)行推采的方法通過該斷層破碎帶是最優(yōu)方案。

3)方案的細(xì)化。

為確保所選方案的有效性以及實施過程中的安全高效，還必須根據(jù)資料分析、現(xiàn)場實際、技術(shù)力量等情況，對所選方案進(jìn)行細(xì)化。

a)采煤機(jī)的進(jìn)刀方式、進(jìn)刀具體位置、進(jìn)刀角度、進(jìn)刀范圍、工作面起坡點和變坡點、提臥刀的位置、提臥刀的角度、臥底挑頂量等要列表注明，同時在工作面布置圖上以架號標(biāo)注提臥刀的范圍，必要時用文字說明。

b)工作面過斷層期間的過程控制和環(huán)節(jié)管理的方法和措施必須具體明確，避免疏漏。

c)充分預(yù)計可能出現(xiàn)的問題，并制定針對性的安全技術(shù)保障措施;對不可預(yù)見的問題，要制定應(yīng)急措施。

d)過斷層過程中的安全技術(shù)措施必須全面具體，從割煤、放煤、移架、移溜、局部冒頂處理、設(shè)備和材料保障等工藝環(huán)節(jié)，要從人、機(jī)、料、法、環(huán)、安全方面做出詳細(xì)的規(guī)定要求。

e)要有強(qiáng)有力的組織保障措施，明確過斷層期間組織領(lǐng)導(dǎo)、現(xiàn)場管理等機(jī)構(gòu)及其相應(yīng)的職責(zé)，做到責(zé)任到人，分工明確，為實現(xiàn)精細(xì)嚴(yán)密的現(xiàn)場管理提供保證。

3 對策

1)注重過程控制，嚴(yán)格環(huán)節(jié)管理。

a)割煤:100101綜放工作面過斷層破碎帶作業(yè)過程中，采煤機(jī)司機(jī)要嚴(yán)格掌握好挑頂臥底尺寸，做到割底平整，確保運輸機(jī)良好運轉(zhuǎn)，同時根據(jù)煤層變化情況，調(diào)整工作面坡度，并控制采高不低于2.6 m，在頂板完好的50#～55#架進(jìn)行中部斜切進(jìn)刀，使工作面與斷層線夾角保持在25°左右，正常割煤至60#架(F28斷層處)時飄刀割煤，采煤機(jī)的速度控制在2～2.5 m/min，緩慢通過。每循環(huán)底板抬高100～120 mm，割通后清理浮煤返回至機(jī)窩處。前滾筒割底煤，后滾筒清理浮煤，追機(jī)進(jìn)行及時支護(hù)，以縮短空頂時間，防止頂板漏冒。割平進(jìn)刀口后降下前滾筒，前后滾筒同時割底煤，至工作面機(jī)頭割通后返回，推溜子，采煤機(jī)升起前滾筒，前滾筒割煤，后滾筒清理浮煤，至機(jī)窩50#架完成一個循環(huán)。

b)放煤:為了使支架頂梁接頂良好，能有效地支護(hù)工作面頂板和充填采空區(qū)，防止支架后滑，100101綜放工作面過構(gòu)造影響帶范圍內(nèi)，提前5 m不放頂煤，直到完全通過構(gòu)造后才開始正常放煤。

c)移架:移架時，降架高度不得大于鄰架側(cè)護(hù)板高度的2/3，防止倒架咬架現(xiàn)象，相鄰兩被移支架必須升緊，對失穩(wěn)支架用工作面?zhèn)溆脝误w液壓支柱進(jìn)行輔助調(diào)整。

d)移溜:在工作面斷層影響區(qū)域溜子道的正上方，采用每隔一架支架在前探梁吊耳上懸掛錨鏈，用以起吊溜子，以免造成推移困難;在頂板完整無片幫地點，升降支架前梁起吊溜子，下墊木板，以保證順利推溜;在頂板破碎、片幫嚴(yán)重地點，要采用導(dǎo)鏈起吊。另外工作面變坡點要保證平緩，因底板不平起吊溜子后要墊平墊穩(wěn)，以保證溜子平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。

2)加強(qiáng)斷層處頂板、煤壁管理。

過斷層期間必須保證支架的初撐力不低于24 MPa，采用隔一架移一架的方式，以及時有效支護(hù)頂板，防止斷層帶片幫冒頂。考慮斷層帶頂板較破碎，操作支架時必須帶壓移架，及時拉架和超前拉架相配合，嚴(yán)禁頻繁升降架，減少因移架對頂板造成的二次破壞。采煤機(jī)割煤、移架到位后要及時將支架二級護(hù)幫板打開并頂住煤壁。

3)加強(qiáng)設(shè)備檢修及現(xiàn)場管理工作。

專人負(fù)責(zé)綜采設(shè)備的維護(hù)和檢修，確保工作面液壓、電力、機(jī)械等各大系統(tǒng)處于良好運行狀態(tài)，減少機(jī)電事故率，提高機(jī)組開機(jī)率;工作面現(xiàn)場管理必須做到精細(xì)嚴(yán)密，規(guī)范人的作業(yè)行為，避免盲目操作或不按技術(shù)措施施工造成事故而影響工作面生產(chǎn);從人、機(jī)兩方面，提高工作面推進(jìn)度，有效延長工作面的周期來壓步距，降低來壓強(qiáng)度，減少來壓次數(shù)，將周期來壓對工作面斷層帶圍巖的破壞降至最低程度。

4)加強(qiáng)預(yù)測預(yù)報和現(xiàn)場監(jiān)督檢查工作。

100101綜放工作面過斷層期間，技術(shù)人員必須跟班全程監(jiān)測，及時準(zhǔn)確地收集掌握煤巖變化和構(gòu)造情況的數(shù)據(jù)及信息;及時驗證對現(xiàn)場問題處理措施的有效性，發(fā)現(xiàn)與實際不符，及時提出處理意見進(jìn)行糾正，并將情況匯報有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)單位，確保管理措施的現(xiàn)場適應(yīng)性，使工作面順利通過斷層破碎帶。

4 采用直接強(qiáng)行推采過斷層破碎帶的效果

100101綜放工作面采用直接強(qiáng)行推采過斷層破碎帶，通過落實有效的安全技術(shù)措施和嚴(yán)密的現(xiàn)場管理，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)，多采出原煤1.68萬t，增加經(jīng)濟(jì)效益約723萬元，同時節(jié)省了巷道掘進(jìn)、綜放面設(shè)備回撤搬家等費用約79萬元，既提高了煤炭資源的采出率，又降低了成本，經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。

5 結(jié)語

綜放工作面過斷層破碎帶具有一定的安全風(fēng)險，而且有多種通過方法，但只有經(jīng)多方案比較，選擇技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的最優(yōu)方案，并通過落實安全技術(shù)措施及加強(qiáng)現(xiàn)場管理，才能最大限度地降低風(fēng)險，取得良好效果。

6 建議

1)需進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)測預(yù)報工作，提高技術(shù)人員的業(yè)務(wù)技術(shù)水平。特別是工作面兩巷掘進(jìn)期間，要及時收集和掌握各種構(gòu)造信息，獲取現(xiàn)場第一手資料，科學(xué)預(yù)測和推斷對工作面回采的影響，做到資料準(zhǔn)確、設(shè)計精確、控制嚴(yán)格。

2)做好綜放面過斷層破碎帶期間的粉塵治理。因采煤機(jī)強(qiáng)行截割過斷層會產(chǎn)生大量的巖塵，惡化工作環(huán)境，對人機(jī)危害極大。因此，在過斷層期間除綜合防塵措施到位外，適當(dāng)調(diào)整工作面的風(fēng)量，達(dá)到最優(yōu)排塵風(fēng)速，及時排出巖塵。

3)加強(qiáng)工作面過斷層期間的瓦斯和防滅火管理。斷層破碎帶附近或冒頂區(qū)容易積聚瓦斯，過斷層期間，必須加強(qiáng)該區(qū)域的瓦斯檢查監(jiān)測工作，保證工作面通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定，工作面上下出口斷面符合設(shè)計要求。另外，為防止煤的自燃，必須保證注氮的穩(wěn)定、可靠，確保工作面連續(xù)24 h注氮且濃度不得小于97%，并按規(guī)定時間檢驗注氮效果，嚴(yán)禁無計劃停止注氮。

4)綜放工作面過斷層破碎帶，必須針對具體條件，采取不同措施，既要尋求普遍規(guī)律，又必須研究其特殊性，需要在實踐中不斷探索和完善，使綜放面過斷層破碎帶更安全高效。

［1］屠世浩.長壁綜采系統(tǒng)分析的理論與實踐［M］.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004:113－115.

［2］王傳身，付 彬.綜放工作面過斷層技術(shù)研究與實踐［J］.煤炭現(xiàn)代化，2006(03):36－37.

［3］郭守泉，彭永偉.綜采工作面過斷層技術(shù)綜述［J］.煤礦開采，2008(04):43－44.