綜采工作面過斷層施工工藝及安全措施研究

李啟鋒

（霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033100）

1 概況

霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦202工作面位于830水平三采區(qū)左翼，工作面東為井田邊界，西為830南翼系統(tǒng)大巷，南為9-204工作面（未采），北為9-210工作面采空區(qū)，設(shè)計(jì)走向長度為1744 m，傾向長度為220 m，截至目前工作面已回采690 m。

202工作面回采煤層為石炭系9#煤層，煤層平均厚度為3.1 m，煤層頂板無偽頂，直接頂主要以細(xì)粉砂巖及泥巖混合層為主，平均厚度為3.0 m，巖石硬度為3.0～4.0，巖石膠結(jié)穩(wěn)定性差；基本頂主要以粗砂巖為主，平均厚度為5.9 m。

根據(jù)店坪煤礦地測(cè)科提供資料顯示，工作面回采期間共揭露兩條正斷層，分別為450 m處的F1斷層和730 m處的F0斷層。其中F1斷層與工作面斜交角度為12°，貫穿整個(gè)工作面，斷層落差為1.2～1.5 m，傾角為55°；F0斷層與工作面斜交角度為9°，貫穿整個(gè)工作面，斷層落差為2.0 m，傾角為52°，如圖1所示。兩斷層對(duì)工作面回采影響較大。

202工作面在過F1斷層時(shí)采用俯斜法，提前20 m留頂煤，降低采高并以7°斜坡下山回采，當(dāng)工作面過斷層后找見斷層上盤煤層頂板時(shí)，及時(shí)調(diào)整采高及回采角度，沿上盤煤層頂?shù)装褰交夭伞５遣捎迷摲椒ㄐ桀A(yù)留頂煤，煤柱損失量大，回采速度低，頂煤控制難度大，而且頂煤遺留到采空區(qū)內(nèi)，會(huì)加大采空區(qū)瓦斯量，在過F1斷層期間經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。

圖1 店坪煤礦202工作面F0斷層剖面示意圖

2 過F0斷層施工方法及安全措施

為了提高工作面回采效率，加快回采速度，保證回采施工安全，店坪煤礦通過研究，決定采用松動(dòng)爆破法過F0斷層。

2.1 松動(dòng)爆破施工方法

（1）由于F0斷層與工作面斜交角度為9°且貫穿整個(gè)工作面，斷層從尾巷處預(yù)先揭露，所以當(dāng)工作面尾巷揭露斷層時(shí)，頭巷距斷層35 m，此時(shí)機(jī)尾段炮眼垂直工作面布置，進(jìn)行松動(dòng)爆破法，機(jī)頭段繼續(xù)采煤機(jī)割煤。

（2）機(jī)尾段共布置兩排松動(dòng)爆破眼，炮眼間距為1.0m，排距為1.2m，炮眼深度為0.8m，第一排炮孔距頂板間距為0.3m。

（3）每個(gè)炮孔填裝一支長度為0.3 m，裝藥量為300g礦用乳化炸藥及一支毫秒延期電雷管，采用正向裝藥方式，孔口處采用水炮泥封堵，封堵長度不得低于0.5m。

（4）每次爆破炮孔數(shù)量為6個(gè)，爆破進(jìn)度控制在0.5m左右，當(dāng)工作面上方巖層爆破后，及時(shí)移架將支架前探梁支護(hù)爆破空頂處，下方煤層采用采煤機(jī)割煤。

（5）隨著工作面推進(jìn)，F(xiàn)0斷層從機(jī)尾向機(jī)頭處逐漸實(shí)見，當(dāng)斷層每實(shí)見長度達(dá)2.0 m時(shí)及時(shí)補(bǔ)打松動(dòng)爆破孔。

（6）當(dāng)工作面頭巷揭露斷層時(shí)及時(shí)采用下山松動(dòng)爆破法，炮孔與工作面成10°俯角布置，炮孔深度及間、排距不變，當(dāng)工作面下山松動(dòng)爆破12 m后揭露斷層上盤煤層，此時(shí)及時(shí)調(diào)整工作面回采角度沿9#煤層頂?shù)装褰交夭伞?/p>

2.2 安全技術(shù)措施

（1）由于F0斷層落差較大，工作面在揭露斷層前受構(gòu)造應(yīng)力影響，工作面頂板會(huì)出現(xiàn)破碎、局部冒頂現(xiàn)象，所以工作面在揭露斷層前10 m處應(yīng)減小單刀割煤進(jìn)度，控制在0.5 m左右，割煤后應(yīng)先移架后推溜，確保頂板能夠及時(shí)支護(hù)。

（2）工作面在揭露斷層時(shí)斷層面處煤體穩(wěn)定性差，會(huì)出現(xiàn)大面積片幫現(xiàn)象，所以在揭露斷層時(shí)應(yīng)做好防片幫措施，可采用工作面煤壁掛網(wǎng)、支設(shè)單體柱等方法進(jìn)行片幫控制，若片幫特別嚴(yán)重時(shí)可采用注漿支護(hù)進(jìn)行控制。

（3）工作面炮眼布置后，在裝藥前及爆破前必須對(duì)炮眼附近有害氣體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸^0.8%時(shí)嚴(yán)禁爆破施工；同時(shí)為防止爆破產(chǎn)生火花，每個(gè)爆破孔裝藥后必須進(jìn)行水炮泥封堵，封堵長度及質(zhì)量必須合格。

（4）工作面爆破前應(yīng)采用廢舊皮帶對(duì)支架液管、采煤機(jī)電纜以及輸送機(jī)電機(jī)等易損部件進(jìn)行包裹，防止爆破損壞；爆破前應(yīng)在可能進(jìn)入工作面所有入口攔人設(shè)警戒，警戒距離不得低于120 m，爆破時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢、三人聯(lián)鎖”放炮制度。

（5）工作面在下山爆破時(shí)，需預(yù)留頂巖，由于頂巖為混合巖層，膠結(jié)性、致密性相對(duì)較差，所以為防止頂巖垮落，爆破后可對(duì)下山處頂巖施工撞楔超前支護(hù)進(jìn)行控制維護(hù)。

（6）工作面在下山回采期間必須采用帶壓擦頂移架，爆破后頂板不平整處確定無法保證支架初撐力時(shí)，可在每三架支架頂梁上平鋪兩根走向鋼梁，鋼梁間距為2.0 m。

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)俯斜法相比，采用松動(dòng)爆破法過F0斷層時(shí)無需留頂煤，減少了工作面頂板維護(hù)費(fèi)用，提高工作面頂板穩(wěn)定性，加快了工作面過斷層期間推進(jìn)速度，頂板未出現(xiàn)破碎、冒頂現(xiàn)象，平均回采速度達(dá)4.2 m/d。采用松動(dòng)爆破法，可多回收6000 t原煤，降低了采空區(qū)瓦斯量，防止了采空區(qū)遺煤自燃現(xiàn)象。