南關(guān)煤礦綜采工作面過斷層方案分析

白志龍

斷層是巖層受地應(yīng)引力作用發(fā)生斷裂后，在力的繼續(xù)作用下，兩側(cè)巖塊沿?cái)嗔衙姘l(fā)生顯著相對(duì)位移的斷裂構(gòu)造。斷層對(duì)綜采工作面的影響有：① 斷層附近煤巖層較破碎，給工作面頂板管理帶來很大困難，甚至威脅安全生產(chǎn)；② 斷層的存在，破壞了煤層的連續(xù)性，工作面不得不選擇相對(duì)較軟的巖層進(jìn)行截割，以保證工作面頂?shù)装迤秸黾恿嗽O(shè)備的故障率。因此，研究綜采工作面如何過斷層作面的安全生產(chǎn)有十分重要的意義。

1 工作面概況

3211回采面東為尚未開掘的3209工作面，西為尚未開掘的3213工作面，北至安姓莊保安煤柱邊界，南臨三采區(qū)西翼回風(fēng)大巷。井田邊界外無煤礦。3211回采面所在區(qū)域總體呈單斜構(gòu)造，東南高西北低。工作面所在位置地面標(biāo)高為+1125 m～+1000 m，井下標(biāo)高為+575 m～+445 m，工作面埋深450～600 m，回采面材運(yùn)兩巷沿煤層南北布置，順槽長度987 m，切眼長度147.5 m。工作面開采二疊系下統(tǒng)山西組2#煤層，煤層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。以半亮煤為主，暗煤次之，中強(qiáng)硬度，斷口不平整，性脆，條痕黑色。煤層總厚度為2.3～3 m，平均2.65 m，煤層傾角為1°～17°，平均9°，屬緩傾斜煤層，2#煤層煤的自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ級(jí)，屬自燃煤層，自然發(fā)火期為66天；工作面回采期間正常涌水量為5 m3/h，最大涌水量為15 m3/h；工作面瓦斯絕對(duì)涌出量為0.42 m3/min。

3211工作面采用走向長壁后退式采煤法，綜合機(jī)械化采煤工藝，自然垮落法管理頂板。選用MG300/700-QWD型采煤機(jī)破煤，SGZ-764/800型刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤。工作面選用94架ZY6000-14/32L型掩護(hù)式液壓支架為工作面的基本支架，機(jī)頭、機(jī)尾各選用3架ZY6400-14/32L型掩護(hù)式液壓支架為工作面的端頭支架。

表1 3211工作面頂?shù)装迩闆r

2 工作面斷層特性的確定

3211材料巷在245 m處遇CF2落差為5 m的正斷層，根據(jù)掘進(jìn)期間揭露情況（材料巷遇CF2斷層時(shí)有35 m全巖段）、鉆探情況（從CF2斷層退后5 m打鉆為6 m全煤，在退后20 m處打鉆為50 m全煤）和巷探情況 （在235 m處以270°方位掘進(jìn)30 m后遇到該斷層，此時(shí)斷層落差變小為2.5 m），以此判斷該斷層隨著向工作面內(nèi)延伸落差會(huì)逐漸變小，預(yù)計(jì)到材料巷里程215 m處落差會(huì)減小到0.5 m；預(yù)計(jì)影響工作面推進(jìn)范圍從255 m處全巖段17 m、245 m處全巖段25 m、235 m處全巖段14 m、215 m處全巖段5 m。

圖1 3211工作面斷層特性

3 綜采工作面過斷層方法

根據(jù)斷層特性及工作面具體情況，一般綜采工作面過斷層采用的方法有：

（1）開掘繞巷法

工作面遇到落差較大、工作面強(qiáng)推硬過方法不經(jīng)濟(jì)、不合理時(shí)，在探明斷層的具體影響范圍后，采用開掘繞道的方法通過。該方法縮短了工作面長度，減少了斷層對(duì)工作面開采的影響，少開采矸石，提高煤炭回收率，但是需另掘進(jìn)繞巷，增加了工程量及生產(chǎn)工序。

（2）強(qiáng)推硬過法

斷層落差小于采高的2/3，斷層影響范圍小于30 m，斷層處頂?shù)装宥认禂?shù)f＜10時(shí)，工作面采用強(qiáng)推硬過的方法。該方法增加了煤機(jī)截齒的消耗量，一定范圍內(nèi)需截割巖石保證工作面的平整，降低了煤炭回收率，但是無需增加其它工序或工程量，一定程度上縮短工期[1]。

4 3211綜采工作面過斷層方案研究分析

結(jié)合3211工作面斷層特性，特制定了3211工作面過斷層方案。

（1）方案一

施工繞巷，甩掉工作面機(jī)尾段巖石；在3211材料巷里程235 m探巷內(nèi)30 m處以0°方位角掘輔助材料巷，長50 m、寬2.5 m、高2.5 m；施工完成后對(duì)探巷內(nèi)前30 m巷道進(jìn)行刷擴(kuò)，刷擴(kuò)后寬度為6 m，形成等切眼；工作面推進(jìn)至距輔助材料巷13 m時(shí)，機(jī)尾20個(gè)支架30 m段進(jìn)行末采，與之貫通后回收支架及溜槽，安裝到等切眼內(nèi)；待工作面推進(jìn)到等切眼處時(shí)，支架與溜槽進(jìn)行對(duì)接，繼續(xù)回采推進(jìn)。該方案會(huì)造成損失煤量4908 t。

（2）方案二

回采該斷層段，預(yù)計(jì)工作面遇到該斷層后再推進(jìn)50 m，斷層落差（2.5 m）就會(huì)小于設(shè)計(jì)采高（2.7 m），斷層對(duì)工作面影響變小，期間工作面回采的矸石較軟，采出矸石量約為4050 t。

圖2 3211工作面斷層附近煤矸儲(chǔ)量分布

（3）方案對(duì)比分析

表2 方案對(duì)比分析

通過兩種方案比較分析，確定3211工作面采用強(qiáng)推硬過的方式通過該處斷層更為經(jīng)濟(jì)、合理。

5 結(jié)語

南關(guān)煤礦3211工作面通過采用強(qiáng)推硬過方式過斷層，在經(jīng)濟(jì)上可行，在技術(shù)與工期安排上也是相對(duì)比較可靠的，實(shí)現(xiàn)了工作面連續(xù)開采，保證了工作面的安全生產(chǎn)。

〔1〕馮林楊，李 想，邢德恩.綜采工作面快速過斷層方法淺析[J].山東煤炭科技，2012（3）：150-152.