綜采工作面過斷層采煤方法與頂板管理

楊懷玉 賈一兵 侯寬茂

摘 要：現(xiàn)如今，我國的國民經(jīng)濟(jì)在不斷的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，綜采工作面在開采過程中，常受到斷層等構(gòu)造的影響。過斷層帶時(shí)，易造成支架歪斜使支架的實(shí)際支護(hù)能力降低。又由于頂板提前斷裂，頂板會(huì)發(fā)生回轉(zhuǎn)來壓，甚至出現(xiàn)壓死支架的事故。

關(guān)鍵詞：綜采工作面 過斷層 采煤方法 頂板管理

引 言

煤炭的形成條件及形成過程非常復(fù)雜，使得煤層存在極強(qiáng)的不穩(wěn)定性，在進(jìn)行煤礦開采的過程中，綜采工作面不可避免地會(huì)遇到斷層。在斷層開展綜采工作時(shí)，采煤方法的選擇及頂板的處理方法直接影響綜采工作面的安全性，也影響了施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

一、斷層采煤的安全隱患

斷層主要是由于地殼的劇烈運(yùn)動(dòng)引發(fā)地殼斷裂而形成的一種特殊的地質(zhì)構(gòu)造。由斷層產(chǎn)生的原因可發(fā)現(xiàn)，斷層采煤的安全隱患主要體現(xiàn)在兩方面：一是工作面存在斷層使得巖層的整體性遭到破壞，工作面頂及底板自外部產(chǎn)生的壓力規(guī)律因此發(fā)生改變，導(dǎo)致頂板局部受到來自外部的壓力，加大了綜采工作面的整體外部壓力。若情況嚴(yán)重還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工作面遭到破壞，從而引發(fā)工作面大面積冒頂事故；二是工作面若存在斷層，煤層當(dāng)中的各種水流、有毒氣體、有害氣體等就可通過斷層的斷裂帶滲入至通道或是儲(chǔ)藏倉庫，導(dǎo)致工作面出現(xiàn)突發(fā)性水災(zāi)或是瓦斯事故。

二、綜采工作面過斷層采煤方法

（一）挑頂起底

通過使用采煤機(jī)挑頂或臥底的方式對(duì)圍巖進(jìn)行強(qiáng)行截割通過斷層，當(dāng)工作面推進(jìn)方向過斷層前直接底板與過斷層后工作面直接底板相比較較小時(shí)，適合采用挑頂法，反之則兩種方法均可。當(dāng)斷層上下盤之間煤層厚度小于或等于液壓支架通過的下限高度時(shí)可采取挑頂起底法。當(dāng)綜采工作面圍巖松軟時(shí)可直接挑頂起底，通常將高度控制在0.15m內(nèi)，防止機(jī)組負(fù)荷增加，破壞工作設(shè)備。當(dāng)圍巖比較堅(jiān)硬，使用采煤機(jī)難以截割時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況采取放炮挑頂起底方式對(duì)斷層預(yù)先處理。

（二）工作面支柱處冒頂

采用措施交接頂梁和整體式支架，提高支架的初撐力，將金屬網(wǎng)先放置底板在進(jìn)行初次放頂，開采下層煤時(shí)，采用內(nèi)錯(cuò)式布置開切眼。加強(qiáng)頂板管理：綜采工作面煤壁直，刮板輸送機(jī)和支架直。液壓支架必須接頂。工作面上下出口要特殊支護(hù)。提高支柱的初撐力：使用木支柱支護(hù)時(shí)，必須打緊、打嚴(yán)、打靠，架設(shè)親口棚時(shí)打緊木楔。掘破壞，使巷道空間變小，甚至出現(xiàn)冒頂。有時(shí)還應(yīng)采取剎頂?shù)霓k法。

（三）跳采

采用留垛的方式對(duì)斷層處重新打巷通過斷層。當(dāng)斷層處于綜采工作面兩端時(shí)，可在綜采工作面的正常煤層段與斷層處開掘一條平行的材料巷道以及全煤巷道，回采時(shí)躲過斷層，逐漸接長工作面溜子，直至正常；當(dāng)斷層出現(xiàn)在綜采工作面的中間位置，可采用在斷層處留垛的方式通過斷層，之后將綜采工作面打通，使兩個(gè)巷道貫通。

三、頂板管理的有效策略

綜采工作面作業(yè)中提高對(duì)頂板的施工管理水平，對(duì)保證開采環(huán)境的安全性意義重大。先要科學(xué)制定綜采區(qū)的巷道布置方案、確定好開采的程序、采用適宜的支護(hù)方式、采用高效的管理方法，并根據(jù)綜采工作面的特點(diǎn)和工藝特征，選擇管理的具體步驟。在風(fēng)機(jī)兩巷支護(hù)與超前上下端頭的支護(hù)時(shí)，支柱的設(shè)計(jì)要采用“先支后回”的方式，不能將支護(hù)結(jié)構(gòu)提前拆除，對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)損壞的支柱要及時(shí)更換，防止對(duì)綜采工作面造成安全威脅。與煤壁相鄰的冒頂處，要根據(jù)工況特點(diǎn)選取最為恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式。有時(shí)要依據(jù)底板巖層的性質(zhì)，來判斷使用正懸臂交接頂梁還是倒懸臂交接頂梁作為支撐結(jié)構(gòu)。爆破時(shí)注意控制裝藥量，防止將施工設(shè)備損傷，在上下端的出口位置要增加支護(hù)結(jié)構(gòu)，選用木垛支護(hù)的方式，運(yùn)用邁步臺(tái)棚提升支護(hù)的側(cè)應(yīng)力。針對(duì)放頂線附近的部分冒頂位置，使用科學(xué)的回柱方式，即先支后回，順序是自上向下、從里至外。將支柱和回柱之間的距離設(shè)定在15米以上，于擋頭位置打上穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的隔離柱。拆除支柱后若頂板的壓力很大，則不能強(qiáng)行回柱，需在拆除支柱的近旁打好臨時(shí)支護(hù)，再進(jìn)行回柱，回柱后拆除臨時(shí)支護(hù)。當(dāng)直接頂板的巖層為大塊時(shí)，回柱產(chǎn)生冒頂現(xiàn)象，要先切頂，強(qiáng)制放頂，若巖層中大塊的尺寸超過了頂板的步距，容易導(dǎo)致采掘支架不穩(wěn)定，從而發(fā)生冒頂事故，所以要適當(dāng)加大控頂距離，或者使用倒懸壁交接頂梁進(jìn)行施工。綜采工作面的地質(zhì)條件差異也是造成局部冒頂?shù)脑颉Ｔ趯?duì)運(yùn)輸巷道和通風(fēng)巷道施工時(shí)，為了防止對(duì)復(fù)合頂板的損壞，使用偽頂傾斜的方式，可以最大限度加強(qiáng)阻力。對(duì)采高和控頂?shù)木嚯x要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來定，煤層較厚的采掘作業(yè)，首幅的采高要控制在2米之內(nèi)，其余的要控制在2.4米之內(nèi)，末幅的高度不能大于2.2米?？仨斁嚯x開幫工作面的距離不能超過5.5米，開采工作面的距離小于或等于4.5米，最小距離為1.5米。開采過程中采用穩(wěn)定的支架結(jié)構(gòu)提高支護(hù)的力度，例如可以使用棚支護(hù)、樹脂錨桿支護(hù)、交接頂梁十字交叉法支護(hù)等，以確保采掘環(huán)境的穩(wěn)固性，為施工人員提供安全的作業(yè)環(huán)境。綜采工作面支柱處發(fā)生冒頂問題，為增強(qiáng)支架的初撐力，適宜使用整體式支架，或交接頂梁，實(shí)行初次放頂之前，要先設(shè)置好金屬網(wǎng)，對(duì)下層煤進(jìn)行采掘時(shí)，開切眼的布置方法采用內(nèi)錯(cuò)式。在綜采工作面上下的出口處加固支護(hù)，使用木支護(hù)結(jié)構(gòu)一定要打緊、打嚴(yán)，以提高頂板的管理水平。

結(jié) 語

綜采工作面過斷層是由煤層厚度、斷層差、采煤機(jī)組設(shè)備最小工作高度、綜采工作面推進(jìn)方向、斷層處圍巖硬度及煤層傾角等因素決定，斷層地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，會(huì)對(duì)煤礦企業(yè)開采生產(chǎn)進(jìn)度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至關(guān)系到煤礦生產(chǎn)工作的安全性。因此，在煤礦開采工作中需要選取適當(dāng)?shù)倪^斷層方法及措施，加強(qiáng)頂板管理工作，提高綜采工作的安全性。

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