綜采工作面過斷層安全管理技術(shù)措施應(yīng)用

祁虎根 薛寶平

（霍州煤電集團安全監(jiān)察局，山西 霍州 031400）

1 概況

霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦302工作面位于830水平三采區(qū)左翼，東為井田邊界，西為830南翼系統(tǒng)大巷，南為5-304工作面（未采），北為5-210工作面采空區(qū)。302工作面走向長度為1744m，傾向長度為220m，工作面回采煤層為5#煤層，平均厚度為3.1m。煤層直接頂主要以炭質(zhì)泥巖與粉砂巖混合巖層為主，平均厚度為3.5m，巖石普氏系數(shù)f=4.5；基本頂主要以粉砂巖為主，平均厚度為11.8m。截至目前工作面已回采870m。

資料顯示，302工作面回采至860m處位于工作面85#支架之間處揭露一條正斷層F7，斷層落差為2.0，傾角為85°，如圖1所示。通過鉆探發(fā)現(xiàn)F7斷層影響工作面傾向長度為23m，走向長度為45m，斷層巖體主要以粉砂巖為主，巖石普氏系數(shù)f=5.0。

圖1 302工作面F7斷層地質(zhì)素描、剖面示意圖

工作面前期采用采煤機強行推進法過斷層，但是由于斷層巖體硬度大，采用采煤機強行破巖時采煤機截割部損壞嚴(yán)重，而且煤柱損失量大，破巖量大，不利于工作面安全高效回采。對此，決定采用松動爆破仰斜法過F7斷層，并在過斷期間采取合理有效的安全技術(shù)措施。

2 松動爆破仰斜法回采工藝

2.1 松動爆破施工

（1）302工作面從75#支架開始向88#支架施工松動爆破孔進行爆破施工。松動爆破孔深度為1.2m，孔徑為43mm，鉆孔垂直工作面巖體布置，當(dāng)巖體厚度達0.5m時開始布置鉆孔。鉆孔排距為1.0m，間距為0.5m，每排第一個鉆孔距頂板間距為0.3m。

（2）采用松動爆破施工工藝，每個爆破孔內(nèi)填裝一支礦用3#乳化藥卷（300g）、一支毫秒延期電雷管，采用正向裝藥方式，雷管腳線采用串聯(lián)連接方式，孔口處采用水泡泥進行封孔處理，封孔長度不得低于0.6m。

（3）MFB-200型隔爆電容發(fā)爆器起爆，每次允許爆破炮孔數(shù)量不得超過3個，裝一次藥爆破一次，嚴(yán)禁一次裝藥分次爆破。嚴(yán)禁打眼、裝藥平行作業(yè)。

（4）爆破施工前嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”“三人連鎖”放炮制度，放炮前應(yīng)將工作面所有施工人員撤出工作面至頭尾順槽，并在頭尾順槽攔人設(shè)警戒。

2.2 采煤機仰斜回采施工

（1）工作面揭露斷層且松動爆破施工完后，將采煤機下行至溜尾處，采煤機從溜尾130#支架處開始斜切進刀正?；夭蓴鄬由媳P煤體。

（2）當(dāng)采煤機割煤至75#支架時（距斷層面22m），采煤機以5°仰角仰斜回采留底煤破斷層巖體，如圖2所示。采煤機破巖時的采煤機滾筒截割深度為0.5m，為了防止一次性破巖造成刮板輸送機矸石堆積，加大運輸負(fù)荷，采用單滾筒往返破巖法，即上行破巖體時先采用前滾筒破頂巖，下滾筒拍矸石，當(dāng)采煤機割煤至斷層面后再采用后滾筒下行破巖。

（3）當(dāng)采煤機仰斜回采結(jié)束且進入斷層下盤煤體后，及時調(diào)整采煤機滾筒角度，沿上盤煤體頂?shù)装暹M行近水平回采。當(dāng)采煤機往返割煤兩刀后，繼續(xù)對斷層巖體進行松動爆破施工，以此類推直至工作面完全過斷層。

圖2 采煤機仰斜法過F7斷層施工剖面示意圖

3 頂板安全管理措施

為了防止302工作面松動爆破仰斜法過F7斷層時冒頂事故發(fā)生，提高支架初撐力及工作阻力，采用“注漿+撞楔超前支護”進行頂板維護。

3.1 注漿支護

302 工作面過斷層期間采用注漿支護主要作用是對斷層附近煤體進行加固，防止工作面在過斷層期間受構(gòu)造應(yīng)力影響，造成煤壁片幫嚴(yán)重，加大了工作面端面空頂距。

（1）采用手持式鉆機配套直徑為30mm麻花鉆桿，在斷層巖體面5.0m范圍內(nèi)煤體施工注漿鉆孔。鉆孔深度為5.0m，鉆孔垂直煤壁布置，共計施工兩排且成邁步式布置，鉆孔排距為1.5m，間距為1.0m，第一排鉆孔距頂板間距為2.0m。

（2）注漿鉆孔施工完后，用3ZBQ20/24煤礦用氣動注漿泵對鉆孔進行聚氨酯粘合劑注漿，注漿壓力為0.9MPa，在注漿時鄰孔出現(xiàn)串液或煤壁滲液現(xiàn)象時立即停止注漿。

（3）為了不影響工作面生產(chǎn)，在檢修班進行注漿施工，注漿3h后工作面方可進行回采施工，工作面每割煤8刀后注漿一次，直至工作面完全過斷層。

3.2 撞楔超前支護

由于采用松動爆破破頂巖時，受爆破震動影響巖體面裂隙增加，在采用采煤機仰斜回采時，頂板巖體成破碎狀難以預(yù)留，造成頂板高低不平移架時無法保證支架初撐力及工作阻力，決定在仰斜回采期間對頂板超前施工一排撞楔超前支護。

（1）采用YT-23型鑿巖機配套Φ42mm一字型鉆頭，在仰斜回采期間設(shè)計頂板位置施工一排超前支護鉆孔。鉆孔深度為3.5m，鉆孔垂直煤壁布置，鉆孔間距為0.5m，支護鉆孔成5°斜角布置。

（2）超前支護鉆孔施工完后，對鉆孔內(nèi)依次填裝兩支錨固劑及一根長度為3.5m超前支護體。該支護體主要由中空鋼管組成，采用鉆機依次對支護體進行錨固。

（3）撞楔超前支護施工完后，采煤機割煤時控制滾筒高度防止切割支護體損壞截齒，割煤后及時帶壓擦頂移架。當(dāng)工作面割煤6刀后施工第二排撞楔超前支護，相鄰兩排支護交錯疊加布置且疊加距離為1.0m。

4 結(jié)束語

店坪煤礦302工作面采用松動爆破仰斜過斷層回采工藝，對頂板采取“注漿+施工撞楔超前支護”等聯(lián)合頂板管理措施，減少了機械破巖量，降低了機械設(shè)備故障率，聯(lián)合頂板管理措施提高了工作面仰采期間頂板穩(wěn)定性，防止頂板冒落事故發(fā)生，保證了工作面安全高效回采，取得了顯著的成效。