綜采工作面過(guò)斷層采煤方法與頂板管理

馬琳琳

（義煤集團(tuán)新安縣郁山煤業(yè)有限公司，河南 新安 471800）

煤炭的形成條件及形成過(guò)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(kāi)采的過(guò)程中，綜采工作面不可避免地會(huì)遇到斷層。在斷層開(kāi)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(lái)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(guò)斷層的斷裂帶滲入至通道或是儲(chǔ)藏倉(cāng)庫(kù)，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(guò)斷層采煤方法

目前我國(guó)煤礦施工綜采工作面過(guò)斷層的主要施工工藝為動(dòng)鑿巖機(jī)打眼、火工爆破落巖、人工裝巖、運(yùn)煤系統(tǒng)外運(yùn)巖石、采煤機(jī)裝巖、通風(fēng)輔助、綜采支架支護(hù)頂板等。總體來(lái)說(shuō)，在綜采工作面過(guò)斷層施工時(shí)就是采用炮采落巖的方式以及綜采的裝巖、運(yùn)輸及支護(hù)方式。煤層厚度對(duì)綜采設(shè)備有比較明顯的影響，最小煤層厚度越小，綜采工作面過(guò)斷層越簡(jiǎn)單，反之比較困難。順利通過(guò)斷層的前提條件包括超前掌握斷層的延伸方向及出露產(chǎn)狀，并根據(jù)物探及巷道掘進(jìn)期間的實(shí)際暴露情況對(duì)斷層的延伸方向及產(chǎn)狀進(jìn)行及時(shí)修正。而工作面過(guò)斷層主要有以下幾種方法。

（一）調(diào)整割煤高度

調(diào)整割煤高度的方式通常適用于斷層落差較小、斷層上下盤接觸間煤層厚度大于液壓支架通過(guò)下限高度的斷層。首先估算出綜采工作面與斷層之間的過(guò)渡段距離，調(diào)整割煤高度順利通過(guò)斷層。在實(shí)際操作中需要留頂煤或底煤過(guò)斷層，之后逐漸恢復(fù)原采高，如圖1、圖2所示。此種情況可采用留底煤的方式，上抬綜采工作面，降低采高順利通過(guò)斷層。有效降低煤質(zhì)含矸率、減少截齒消耗量，確保采煤機(jī)組順利工作。

圖1 工作面斷層平面

圖2 工作面斷層剖面

（二）挑頂起底

通過(guò)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(guò)斷層，當(dāng)工作面推進(jìn)方向過(guò)斷層前直接底板與過(guò)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(guò)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。

（三）跳采

采用留垛的方式對(duì)斷層處重新打巷通過(guò)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(kāi)掘一條平行的材料巷道以及全煤巷道，回采時(shí)躲過(guò)斷層，逐漸接長(zhǎng)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(guò)斷層，之后將綜采工作面打通，使兩個(gè)巷道貫通，如圖3所示。

圖3 過(guò)斷層跳采

為了盡量避免采煤工作面過(guò)斷層給工作帶來(lái)的不便影響，在煤礦開(kāi)采工作進(jìn)行前需要充分考慮落差、工作面地質(zhì)情況以及斷層的具體位置等因素，盡量保留綜采工作面中煤柱，保證綜采工作面的合理和科學(xué)性。在綜采工作面中一旦遇到新的斷層，需要及時(shí)調(diào)整采掘方向，保證工作安全性，確保最大程度減少斷層煤柱的損失?；夭蓵r(shí)需盡量甩掉工作面落差擴(kuò)大的斷層，減少采煤工作所須經(jīng)過(guò)的斷層。

三、綜采工作面過(guò)斷層采煤過(guò)程的頂板管理措施

（一）管理制度上的要求

頂板問(wèn)題作為采煤過(guò)程的重要防護(hù)環(huán)節(jié)，需從管理制度上進(jìn)行高度重視和要求，管理部門要積極結(jié)合煤礦開(kāi)采的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，制定合理的頂板管理要求，根據(jù)具體環(huán)節(jié)采取有效的防護(hù)措施和管理措施。頂板管理工作主要包括確定采區(qū)通道布置標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)采過(guò)程控制、工作面支護(hù)形式及工作面頂板處理等方面，為了更好地加強(qiáng)頂板管理，管理部門要結(jié)合實(shí)際制定科學(xué)全面的施工章程、檢驗(yàn)要求及收尾安全技術(shù)維護(hù)等措施，實(shí)時(shí)對(duì)頂板情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)，根據(jù)頂板情況的變化進(jìn)行防護(hù)，保證頂板的質(zhì)量。與此同時(shí)，結(jié)合綜采工作面過(guò)斷層采煤方法對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，嚴(yán)格遵循要求和指標(biāo)及時(shí)采取管理措施，保證支架的數(shù)量和密度要求，保證頂板的穩(wěn)定性。

（二）放頂線附近的局部冒頂處理

通過(guò)制定科學(xué)、高效的頂板管理要求，保證頂板管理和維護(hù)的高標(biāo)準(zhǔn)要求，在此基礎(chǔ)上對(duì)放頂線附近的局部冒頂問(wèn)題要及時(shí)處理，正確的回柱方法是先進(jìn)行支護(hù)處理，然后進(jìn)行回柱維護(hù)，遵循從上到下、由里向外的原則進(jìn)行回柱管理。根據(jù)實(shí)際分析，回柱和支撐柱之間要保持合理距離，基本維持在15m左右，且在每個(gè)間隔處安裝隔離柱進(jìn)行保護(hù)，放頂線附近最重要的問(wèn)題就是回柱的設(shè)定和維護(hù)，在做好回柱支護(hù)工作后相關(guān)人員要及時(shí)撤除采礦通道，在進(jìn)行最后的回柱安裝時(shí)對(duì)頂板壓力進(jìn)行測(cè)量，保證支柱支撐能力能有效支撐頂板壓力，保證支護(hù)的有效性。在進(jìn)行放頂線附近回柱維護(hù)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多特殊情況，比如：頂板附近會(huì)出現(xiàn)硬度較大的巖石或土質(zhì)層松散的問(wèn)題，針對(duì)此類特殊情況，要及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行支架調(diào)整或混凝土加固，防止出現(xiàn)支架較少或移位造成冒頂事故。

結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，綜采工作面的施工質(zhì)量直接影響了整個(gè)開(kāi)采工程的安全，也影響了施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為使煤礦開(kāi)采效率得以提高，在實(shí)際工作中必須根據(jù)煤礦的地質(zhì)情況，結(jié)合施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)狀況，選擇科學(xué)、合理的開(kāi)采方式，同時(shí)注意做好施工安全管理，這樣煤礦開(kāi)采不僅能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且還為相關(guān)工作人員創(chuàng)造了安全便利的工作環(huán)境，取得了良好的社會(huì)效益。