綜采工作面安全快速過斷層技術與實踐

陳 剛

(淮北礦業(yè)集團臨渙煤礦，安徽 淮北 235000)

綜采工作面的產量受地質因素的影響，斷層是工作面中常見的地質構造，是影響綜采工作面正常推進的重要因素之一。落差5m以上的斷層對綜采工作面回采影響較大，若處理不當，不僅嚴重影響產量，還會造成一定的安全隱患。

1 工作面概況

臨渙礦1061工作面為六采區(qū)首采工作面，開采煤層為10煤層，上部臨近大吳家斷層，下部臨近DF121斷層，西部臨近NF3斷層，東部臨近六采區(qū)回風大巷。工作面標高-447.9～ -559.0m，里切眼長138m，對接后工作面長280m，機、風巷平均走向長1051m，工作面平均傾角12°，平均煤厚2.75m，煤層為賦存穩(wěn)定的焦煤。工作面回采范圍內發(fā)育37條斷層，均為正斷層，其中落差≥5m的斷層10條， 分 別 為 F1061-4、SDF2、SDF18、SDF26、SDF20、F1061-6、SDF8、SDF6、SDF21和 F1061-18斷層。工作面在風巷風19點前42.2m、機巷機18點前30.2m和59.1m揭露巖漿巖，巖漿巖以巖墻的形式侵入，造成工作面內煤層變質變薄。根據(jù)槽波CACT局部切片成像結果，在工作面內解釋了該巖漿巖巖墻并圈定其侵入范圍，預計工作面內巖漿巖面積為4459m2，影響走向長95m。

工作面自2018年1月10日回采以來，平均推進2.2m/d，始終存在不少于50架全巖，最多時達92架全巖（5月7日）。工作面巖石極硬（f＞8），班班需要爆破作業(yè)，每班雷管消耗量平均180發(fā)以上。雖然條件較差，但通過采取針對性措施，1061工作面圓班始終保持不少于3刀。

2 過斷層方案

2.1 加強地質探查

過斷層前由地質部門沿工作面走向每隔10m繪制工作面切眼預想剖面圖，傾向每隔50m繪制工作面煤層走向預想剖面圖，使施工單位能夠對斷層的產狀、影響范圍有所了解。然后結合工作面現(xiàn)場實際揭露地質情況進行分析，為工作面回采工藝調整提供依據(jù)。

2.2 控制采高

工作面過斷層期間，嚴格控制采高能減少割巖量，降低煤質含矸率，降低對圍巖的破壞程度，采高下限主要根據(jù)式（1）確定：

式中：

Hmin-工作面采高下限，m；

hmin-液壓支護或采煤機下限高度，m；

S2-頂板最大下沉量，m；

△h-富余量，一般取0.2m。

2.3 挑頂起底、逮頂臥底

沿工作面推進方向，揭露走向正斷層時，斷層上盤挑頂起底，下盤逮頂臥底，揭露走向逆斷層時則反之。

2.4 松動爆破

當頂?shù)装鍘r石堅硬，采煤機無法直接截割時，則可采用放震動炮的方法挑頂、下切或者平推硬過斷層。

3 過斷層期間采取的措施

3.1 勞動組織

采用 “四六”制進行組織生產，即三個生產班割煤（每天14:00至第二天08:00割煤），早班檢修。每天進行合理分工，確定兩班主割煤，一班主割矸石。每天早班必須完成一次爆破，為中班做好準備，中班為晚班做好準備，晚班為夜班做準備，班班現(xiàn)場交接。每班跟班干部必須嚴格落實工作面“三巡查三匯報”、集體升入井和現(xiàn)場交接班制，加強現(xiàn)場管理。

3.2 爆破工藝

每班采用不少于4部風錘（YT-28型）打眼，同時增大炮眼直徑，使用高性能炸藥（采用Ф32mm釬頭鉆炮眼，采用Ф27mm×400mm炸藥）。通過計算和試驗[1]對比確定合理的單孔裝藥量及爆破參數(shù)，見表1。

炮眼與煤壁法線呈85～90°，頂眼與水平面呈8～10°，底眼與水平面呈15°左右。

3.3 加強設備檢修，配齊備用件

該區(qū)隊根據(jù)設備說明書制定精準檢修制度和正激勵制度，日清日結。包機人根據(jù)精準檢修內容和要求按步驟按規(guī)定進行檢修并記錄在冊，每天礦各級領導到面必查精準檢修記錄本，未填寫對責任人和跟班干部進行處罰。同時規(guī)定，工作面過斷層期間，設備當天無影響，對包機人嘉獎當日工資的10%，全月無影響，月度工資上浮15%。

表1 單孔裝藥量及相關參數(shù)

3.4 過斷層技術措施

3.4.1 確定支架抬起點、抬起坡度和最小采高

1061工作面液壓支架為ZY6800-19/40型支撐掩護式支架，采高1.9～4.0m，煤機型號為MG-550/1430WD型煤機，調高范圍為2.3～4.3m。

為了實現(xiàn)工作面快速、安全、高效地通過斷層，必須確定合理的支架抬底點和抬起坡度和最小采高。根據(jù)采高、斷層落差等進行計算[2]，確定支架抬起點為距斷層面5～10m，抬底坡度不大于200mm，最小采高為2.5m。

3.4.2 揭露斷層上盤

揭露走向斷層上盤時，采取逮頂剎車跟底回采，斷層下盤回采段適當逮頂降低采高以襯平運輸機，剎車幅度≯200mm/刀，全巖段采高≮2.5m。揭露傾向斷層上盤時，應距離揭露斷層5～10m前即采取逮頂剎車回采，剎車幅度≯200mm/刀，全巖段采高≮2.5m。

3.4.3 揭露斷層下盤

揭露走向斷層下盤時，適當抬車跟頂回采，斷層下盤回采段適當破頂加大采高以襯平運輸機，剎車幅度≯200mm/刀，全巖段采高≮2.5m。若斷層下盤回采段跟不上頂則采取逮頂回采，發(fā)生片冒時采取措施[3-4]及時處理。揭露傾向斷層下盤時，應距離揭露斷層5～10m前即采取挑頂抬車回采，剎車幅度≯200mm/刀，全巖段采高≮2.5m，非全巖段采高≯3.8m。

3.4.4 通過斷層

通過斷層時最難管理的是斷層面附近，一般斷層面附近頂板極為破碎，易發(fā)生片幫和漏冒。對于斷層面附近頂板管理，回采期間必須及時帶壓拉超前架，發(fā)生片冒時必須及時使棚維護，嚴禁空頂作業(yè)。頂板極為破碎時采取鋪金屬網+軌道，防止頂板片冒加劇。

過斷層期間必須加強礦壓監(jiān)控，乳化泵站壓力必須不小于31.5MPa，支架初撐力不小于24MPa，嚴格監(jiān)測支架工作阻力、支架活柱下縮量、來壓范圍、工作面及工作面巷道煤壁片幫等情況，防止周期來壓期間過斷層以加大斷層面、斷層下盤段管理難度。

回采期間揭露或通過斷層面時，必須控制煤機速度（≮2m/min）和截割高度（全巖段≯2.5m），支架必須超前帶壓移架，煤機移動方向護幫板提前回收不超過1架，滾筒通過后前梁護幫板必須及時打出，防止煤壁片幫和頂板漏冒。

4 結束語

過斷層期間，由于采取了針對性安全措施，確保了圓班不低于4刀，推進度≮2.9m/d，產量穩(wěn)定在3300t/d，最高日產達5434t?；夭善陂g未發(fā)生片幫、漏冒事故，既保證了安全生產，又保證了回采速度，提高了工作面產量。