綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)探析

高 旭

(西山煤電集團(tuán)股份有限公司西銘礦，山西 太原 030052)

煤礦工程

綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)探析

高 旭

(西山煤電集團(tuán)股份有限公司西銘礦，山西 太原 030052)

煤礦綜采工作面過(guò)斷層方法包括挑頂起底法、割煤高度調(diào)整法和跳采法等。介紹了煤礦綜采工作面過(guò)斷層方法，對(duì)過(guò)斷層采煤技術(shù)進(jìn)行了探析。

煤礦；綜采工作面；過(guò)斷層；采煤技術(shù)

引 言

煤炭作為我國(guó)主要能源之一，在新時(shí)期中得到了極大程度的發(fā)展。雖然近年來(lái)受全球煤炭資源市場(chǎng)疲軟、去產(chǎn)能等眾多因素所影響使煤炭產(chǎn)量出現(xiàn)一定程度下降，但據(jù)發(fā)改委公布的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年1月～4月我國(guó)煤炭產(chǎn)量仍達(dá)到約10.1億萬(wàn)t。從我國(guó)煤礦生產(chǎn)實(shí)際情況來(lái)看，所處地質(zhì)條件通常復(fù)雜性較大，而其中斷層是煤礦綜采工作面經(jīng)常遇到的一類(lèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，它不但會(huì)使回采作業(yè)中斷，而且這種地質(zhì)情況中還隱藏了不少的安全隱患。本文在充分研究基礎(chǔ)上，對(duì)煤礦綜采工作面過(guò)斷層方法展開(kāi)分析，對(duì)其采煤技術(shù)進(jìn)行了探析，從而為企業(yè)做好斷層采煤奠定基礎(chǔ)。

1 煤礦綜采工作面過(guò)斷層方法

1.1 挑頂起底法

挑頂起底法指的是，采用采煤機(jī)在斷層中進(jìn)行臥底或挑頂，強(qiáng)行截割斷層上下盤(pán)四周巖層，以達(dá)到過(guò)斷層的效果。在具體作業(yè)過(guò)程中，順著工作面往前截割，低于過(guò)斷層后面的直接底板，則應(yīng)當(dāng)采用挑頂法。一般來(lái)說(shuō)，在斷層上下盤(pán)間的煤層厚度均小于液壓支架的最低通過(guò)高度。在此情形下，則應(yīng)當(dāng)采用挑頂起底法。若工作面頂?shù)装鍘r層堅(jiān)硬程度不足，則應(yīng)當(dāng)利用采煤機(jī)來(lái)挑頂起底。反之，則無(wú)法利用采煤機(jī)滾筒來(lái)完成切割，需要超前處理斷層，并結(jié)合具體情況考慮是否采用挑頂起底法[1-2]。

1.2 割煤高度調(diào)整法

在綜采工作面中應(yīng)用割煤高度調(diào)整法時(shí)，其作用在于可以使得煤礦企業(yè)采煤作業(yè)將斷層避開(kāi)，從而起到保障生產(chǎn)效率與安全之目的。煤礦企業(yè)在綜采工作面使用割煤高度調(diào)整法過(guò)斷層時(shí)主要有2個(gè)環(huán)節(jié)：第一，準(zhǔn)確掌握斷層落差及其走向與采煤工作面夾角，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合工作面刮板輸送機(jī)所允許起伏坡度及采機(jī)爬坡能力等技術(shù)參數(shù)，提前將割煤高度適當(dāng)調(diào)整；第二，將割煤高度調(diào)整后，在過(guò)斷層前根據(jù)斷層及其與采機(jī)工作的關(guān)系，可以采取留頂割底或留底割頂?shù)姆椒ㄍㄟ^(guò)。結(jié)合實(shí)踐來(lái)看，煤礦企業(yè)在綜采工作面中要想運(yùn)用割煤高度調(diào)整法過(guò)斷層，前提條件是斷層落差較小且煤層較厚。另外，綜采工作面采用液壓支架進(jìn)行支護(hù)時(shí)，可通過(guò)公式(1)將其適宜高度計(jì)算出來(lái)。

H=h1+h2+a

(1)

式中：h1、h2以及a表示液壓支架下限高度、頂板最大沉降量以及富余伸縮量。最后需特別注意的是，當(dāng)綜采工作面所遇斷層較為特殊時(shí)，企業(yè)可以采取適當(dāng)上揚(yáng)工作面的方法，使得采煤作業(yè)在采高過(guò)斷層降低情況下開(kāi)展。

1.3 跳采法

跳采法也較為常用。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，跳采法主要是采煤工作面根據(jù)斷層位置進(jìn)行局部搬家或工作面整體搬家的方法。之后，挖掘一條新的巷道，回收支架在新掘巷道內(nèi)重新安裝后進(jìn)行采煤。跳采法具體應(yīng)用是，當(dāng)與綜采工作面斜交斷層落差變大、通過(guò)困難時(shí)，可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況挖掘出一條與斷層相平行的新巷道，并需確定其和區(qū)段材料、運(yùn)輸2條巷道良好連接。如此一來(lái)，才能使得煤礦開(kāi)采在避免斷層的前提下有效開(kāi)展，見(jiàn)圖1。結(jié)合實(shí)踐來(lái)看，當(dāng)斷層落差變大且位于綜采工作面尾端時(shí)，可采用搬家法與工作面運(yùn)輸巷斜交或平行工作面。此外，使用跳采法過(guò)斷層時(shí)，受原巷道部分區(qū)段空置時(shí)間長(zhǎng)的影響，會(huì)導(dǎo)致其壓力增大。對(duì)此，煤礦企業(yè)除了需要密切關(guān)注斷層狀況外，還應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)支護(hù)，從而切實(shí)有效地保障煤礦開(kāi)采的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

圖1 跳采法的具體應(yīng)用

1.4 綜合方法

采煤技術(shù)具有綜合性特點(diǎn)，在實(shí)際工作中往往會(huì)受多方面因素的影響而使得采煤進(jìn)度受阻，所以必須綜合考慮各種情況，因地制宜，而非將同一種方法貫穿于整個(gè)采煤過(guò)程。方法過(guò)于單一會(huì)導(dǎo)致在采煤過(guò)程中出現(xiàn)諸多漏洞。因此，為了杜絕不必要問(wèn)題的出現(xiàn)，在過(guò)斷層采煤時(shí)應(yīng)當(dāng)采用多種方法相結(jié)合的綜合方法進(jìn)行[3-4]。

2 煤礦綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)探析

2.1 支護(hù)技術(shù)的運(yùn)用

為了避免綜采工作面過(guò)斷層采煤時(shí)出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象，煤礦企業(yè)應(yīng)在巷道中運(yùn)用支護(hù)技術(shù)。例如，某煤礦綜采工作面回采中距離開(kāi)切眼90 m遇到8.2 m落差斷層無(wú)法通過(guò)時(shí)，在與原工作面間距30 m處(甩掉斷層)重開(kāi)切眼。由于與原切眼間距小，受原工作面超前壓力影響，新切眼壓力增大，因此，在新開(kāi)巷道中間運(yùn)用了錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。選擇預(yù)緊力大于80 kN且直徑為22 mm的加強(qiáng)型螺紋鋼錨桿，兩幫和頂板錨桿按700 mm×700 mm排距進(jìn)行布設(shè)，并打設(shè)鋼絞繩錨索按1 400 mm×1 400 mm間距在巷道中心補(bǔ)強(qiáng)。在完成巷道支護(hù)后，對(duì)局部壓力明顯嚴(yán)重的地段采用單體支柱和π型梁進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。最終順利實(shí)現(xiàn)搬家[5]。

2.2 合理增加工作面的推進(jìn)速度

減少頂板被破壞程度的有效方法之一就是合理增加工作面的推進(jìn)速度。由于工作面推進(jìn)速度越快，煤壁暴露的時(shí)間越短，所以，非常有必要增加工作面速度。將工作面推進(jìn)速度合理提升在特定范圍內(nèi)，不但能夠確保采煤作業(yè)的可靠性與安全性，而且能大幅提升采煤效率，在一定程度上減少成本費(fèi)用的支出，使煤礦企業(yè)利潤(rùn)得到增加。

2.3 合理調(diào)整工作面和斷層線(xiàn)的夾角

通常情況下，如果出現(xiàn)煤層傾斜斷面等于或大于落差的現(xiàn)象，則可采用工作面平推硬過(guò)的方式來(lái)進(jìn)行。如若工作面和斷層線(xiàn)相互平行或相交度數(shù)較小，工作面通過(guò)斷層則會(huì)導(dǎo)致斷層暴露范圍較大。如若斷層線(xiàn)相互平行或相交度數(shù)較小，那么斷層暴露范圍也很大，且會(huì)大大增加頂板維護(hù)的難度。所以，應(yīng)合理調(diào)整綜采工作面的方向，讓綜采工作面和斷層間產(chǎn)生夾角，而且?jiàn)A角度數(shù)越大，其產(chǎn)生的交叉面積就越小，從而能夠減小維護(hù)頂板的難度。該方法的不足之處在于，通過(guò)斷層所需時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)。通常，頂板工作面屬于中等程度的穩(wěn)定性，維持綜采工作面和斷層間的夾角在20°～30°最為合適。如若頂板穩(wěn)定性較差，則設(shè)置夾角在30°～45°比較合適。但如此一來(lái)，會(huì)使得綜采工作面長(zhǎng)度大幅增加。所以，最終是否選用該方法，還需對(duì)各類(lèi)因素進(jìn)行綜合考慮[6]。

2.4 做好斷層處巖石處理

綜采工作面過(guò)斷層首要工作就是正確處理斷層處的巖石。如若巖石的硬度系數(shù)在4以下，則可以采用截割方法來(lái)進(jìn)行。如若巖石硬度系數(shù)較大，則可選用打眼放炮來(lái)進(jìn)行挑頂或臥底。值得注意是，在處理斷層過(guò)程中，需放小炮，并嚴(yán)格控制裝藥數(shù)量，在科學(xué)確定炮眼位置及角度后方可進(jìn)行打眼工作。在放炮過(guò)程中，務(wù)必重視防護(hù)液壓支架，避免其被放炮所損壞。進(jìn)行支架防護(hù)實(shí)質(zhì)上就是在支架前柱懸掛擋矸皮帶，必要時(shí)還應(yīng)在支架外面設(shè)置防護(hù)筒。長(zhǎng)期實(shí)踐可知，支架表面的鍍層，尤其是鍍銅層，極易被炮煙所腐蝕。所以，部分煤礦選用風(fēng)鎬來(lái)處理斷層的巖石。

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，綜采技術(shù)在我國(guó)采煤領(lǐng)域得到了不斷推廣與應(yīng)用。本文對(duì)現(xiàn)階段較為常用的技術(shù)方法進(jìn)行分析與研究，以便于在具體作業(yè)中采取有效的施工技術(shù)，提高日常作業(yè)的可靠性與安全性。

[1] 姚志豐. 綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)探討[J].科技與企業(yè),2015(22):135-135.

[2] 高正武.綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)實(shí)踐[J].能源與節(jié)能,2015(3):130-131.

[3] 劉兆祥.大采高綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)探討[J].華東科技(學(xué)術(shù)版),2014(1):314-314.

[4] 劉耀輝.綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)探討[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì),2014(10):156-157.

[5] 李平.綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)實(shí)踐[J].煤礦開(kāi)采,2001(1):27-28.

[6] 盧科帆.綜采工作面過(guò)斷層采煤技術(shù)探討[J].科技展望,2016,26(23):73.

Analysis on mining technology of over fault in fully mechanized coal mining face

GAO Xu

(Ximing Coal Mine, Xishan Coal Electricity Group Co., Ltd.,Taiyuan Shanxi 030052, China)

The mathod of over fault in fully mechanized coal mining face includes bottom-up method, coal cutting height adjustment method and skip-mining. This paper introduces the method of over fault in fully mechanized coal face in coal mine, and analyzes the mining technology of pover fault.

coal mine; fully mechanized coal mining face; over fault; coal mining technology

2016-11-22

高 旭，男，1982年出生，畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè)，本科，采煤助理工程師，現(xiàn)就職于西山煤電集團(tuán)股份有限公司西銘礦。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.32

TD8

A

1004-7050(2017)01-0097-02