23下605東綜放面過斷層技術(shù)研究與實踐

段成海 殷現(xiàn)民 王振亭

(山東能源棗莊礦業(yè)集團柴里煤礦,山東 滕州 277519)

1 工作面概況

1.1 工作面地質(zhì)條件

山東能源棗莊礦業(yè)集團柴里煤礦23下605東綜放面所采煤層為二疊系山西組3下煤，煤層賦存穩(wěn)定，屬半暗～半亮型氣煤，性脆、色黑，似玻璃光澤。3煤以中矸為標志分為3上煤和3下煤，經(jīng)一個分層開采，3上煤基本回采完畢,剩余3上煤厚0～5.00m，平均0.21m;中矸厚0～14.40m，平均3.35m，為黑色泥巖，中矸較厚處為F23-9斷層兩盤60m左右范圍內(nèi)，較厚部分衍變?yōu)樯百|(zhì)泥巖。3下煤厚1.70～5.90m，平均3.51m。本工作面整體呈一單斜構(gòu)造形態(tài)，傾向NW、傾角7～11°；東部呈一背斜構(gòu)造形態(tài)，軸向36°，西翼傾向NW、傾角11°，東翼傾向NE、傾角8°左右,局部起伏明顯。工作面開采時揭露F23-9斷層（產(chǎn)狀：走向20°～350°、傾向290°～260°、傾角32°～70°、斷層落差為0～3.5m），斷層構(gòu)造是該工作面影響生產(chǎn)的主要地質(zhì)因素。

1.2 工作面設(shè)備裝備情況

采用MG300/700-WD型雙滾筒采煤機，前、后部運輸機均選用SGZ-764/500型中雙鏈可彎曲刮板運輸機，SZZ830/400型中雙鏈可彎曲橋式轉(zhuǎn)載機一部，SDJ1000/100/2×125型可伸縮膠帶輸送機一部，LPS-1500型輪式破碎機，ZFS5200-1.7/3.3型掩護式液壓支架。

2 工作面過斷層難點分析

工作面過斷層的難易程度不僅和斷層本身的走向、傾向、傾角、落差、與工作面相交的位置等因素有關(guān)，還與煤層本身的傾角、硬度、厚度、頂?shù)装鍡l件、裂隙發(fā)育狀況、現(xiàn)場生產(chǎn)條件等諸多因素有關(guān)。工作面過F23-9斷層難點分析如下：

（1）該斷層落差最大為3.5m，而該開采段分層煤厚孔揭露最小煤厚為1.7m，斷層落差大于煤層厚度，過斷層時將會出現(xiàn)局部開采段為全巖的現(xiàn)象，對采煤設(shè)備磨損較嚴重，影響工作面的煤炭質(zhì)量。

（2）工作面推進方向與斷層走向呈近80°夾角，容易在工作面開采過程中造成斷層面的大面積揭露，破壞煤體結(jié)構(gòu)引起煤體破碎，面內(nèi)易掉頂、片幫，給工作面資源回收和頂板的安全管理帶來較大的困難。

（3）工作面由斷層上盤推采進入斷層下盤，需立即上飄進入煤層，但現(xiàn)場該段煤層傾向采空區(qū)，傾角達9°，對上飄力度增加了難度。

圖1 斷層賦存預(yù)想地質(zhì)平面圖

3 過斷層技術(shù)

3.1 過斷層前的工作

（1）認真排查23下605東綜放工作面掘進期間的原始調(diào)查記錄及巷道素描圖紙，結(jié)合巷道揭露斷層產(chǎn)狀情況繪制6張過F23-9斷層縱、橫預(yù)想剖面圖，為過斷層技術(shù)措施編制提供了可靠的技術(shù)依據(jù)。

過斷層時根據(jù)斷層實際延展情況與預(yù)測情況有出入時，及時編制并下發(fā)工作面地質(zhì)臨時預(yù)報，繪制工作面地質(zhì)剖面圖，組織有關(guān)技術(shù)人員編制新的開采方案，指導(dǎo)工作面合理調(diào)整開采層位并落實好過斷層措施，在保證安全生產(chǎn)和煤炭質(zhì)量的同時努力提高煤炭資源回采率。

（2）工作面在過F23-9斷層期間出現(xiàn)全巖段時，為保證工作面層位管理和安全生產(chǎn)，專門成立工作組采取與生產(chǎn)班同上同下井的原則，現(xiàn)場指導(dǎo)開采層位，升井后堅持每天出一張地質(zhì)剖面圖，根據(jù)現(xiàn)場變化制定開采方案和措施。

3.2 工作面過斷層實施過程

（1）成立過斷層生產(chǎn)技術(shù)管理工作組，工作組成員按班次深入工作面現(xiàn)場調(diào)查過斷層期間的層位管理和頂板支護情況，督促好各項規(guī)程及措施在生產(chǎn)中的執(zhí)行和落實，提高該面過斷層期間的生產(chǎn)技術(shù)管理及資源回收水平，在確保工作面安全生產(chǎn)情況下最大限度地對煤炭資源進行回收。

（2）工作面過斷層期間組織人員對現(xiàn)場進行調(diào)查18次，調(diào)查點162個，繪制、下發(fā)工作面地質(zhì)剖面圖18張，及時指導(dǎo)生產(chǎn)單位調(diào)整開采層位。

（3）根據(jù)工作面兩巷的揭露情況及工作面頂板條件，在保證全巖段2.6m～2.8m、全煤段2.9～3.0m的采高下，工作面整體仰采，采取了以上盤底板為底板，斷層下盤距斷層面8m范圍適當(dāng)破上盤中矸為主，煤機滾筒截割的方法通過。

（4）為防止頂板破碎、嚴重片幫情況的發(fā)生，采取距斷層面10m的位置，提前將4#架至機頭段鋪設(shè)金屬網(wǎng)，頂板條件較差處鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)。

圖2 斷層賦存實際揭露地質(zhì)平面圖

3.3 采取的技術(shù)措施

（1）在斷層區(qū)域推進時，保證煤機、運輸機正常運行的前提下，按照煤機最大飄底幅度進行上飄，破斷層下盤底板推進。

（2）過斷層期間加強機電設(shè)備維修、工程支護質(zhì)量管理，嚴禁出現(xiàn)工作面急彎陡坡，相鄰兩節(jié)槽體水平夾角不得大于3°，垂直夾角不得大于5°，確保機電設(shè)備的運行正常。

（3）要加強工作面過斷層區(qū)域的頂板支護質(zhì)量，防止頂板破碎的矸石進入煤流影響煤質(zhì)。

（4）過斷層破全巖段要降低開采高度，要求控制在2.6～2.8m，減少工作面破巖石厚度和破巖石量。

（5）工作面過斷層期間當(dāng)煤機滾筒難以破碎巖石時，應(yīng)當(dāng)采取人工打眼放震動炮的方法處理；破巖石厚度在0.5～15m時，打單排眼；破巖石厚度為1.5～2.5m時，打雙排眼或三花眼；破巖石厚度大于2.5m時，打五花眼，頂眼、中眼、底眼的眼距均為1.5m，眼深為1.6m（圖3）；頂、底裝藥量不超過3塊。中間眼裝藥量不超過3塊。炮眼封泥長度不少于0.5m，并堅持使用水炮泥（圖4）。

圖3 震動炮炮眼布置圖

圖4 震動炮裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

（6）采全巖區(qū)域漏頂，采高超高時必須裝頂，拉超前架接實頂板，降低采高，逼緊煤幫，逐步逮頂，減少面內(nèi)破巖石量。

（7）工作面頂板破碎時，根據(jù)現(xiàn)場情況減小炮眼間排距，并減少每眼裝藥量，采用“多打眼，少裝藥”放小炮的方式，減少對煤層頂板的破壞。

（8）工作面若出現(xiàn)空頂和空幫現(xiàn)象或端面距過大時，必須及時伸出護幫板臨時護頂或拉超前架接實頂，保證護幫板護實頂板煤幫；否則，必須在每架上穿一棵走向方木，擠實幫接實頂，在方木下使用單體支柱支設(shè)好臨時貼幫柱，拴好防倒繩，初撐力不得低于2.0MPa。嚴禁出現(xiàn)空頂、空幫。

（9）設(shè)計矸石分離系統(tǒng)，對開采期間煤和矸石進行分采分運，合理調(diào)度運矸和運煤時間，既回收了煤炭資源，又保證了煤炭質(zhì)量，工時利用率有了新的提高，同時節(jié)約了礦井的洗煤成本，提高經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

通過對過斷層措施的有效落實，確保了23下605東綜放工作面開采期間的安全生產(chǎn)，實現(xiàn)了工作面開采期間采煤設(shè)備零事故。有效利用煤矸分離系統(tǒng)，降低了洗煤成本，使升井原煤發(fā)熱量提高400kCal/kg，確保了工作面過斷層期間煤炭發(fā)熱量在5100kCal/kg以上，可間接創(chuàng)造經(jīng)濟效益100余萬元。

柴里煤礦目前可采資源塊段均為地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)，開采段內(nèi)正斷層十分發(fā)育，多為落差5m左右的中小型斷層，本工作面過斷層期間在推進速度、頂板管理和維護、層位管理方面的經(jīng)驗對其他類似地質(zhì)條件下工作面的安全生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。