綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)實(shí)踐

李俊輝

（焦作煤業(yè)集團(tuán)新鄉(xiāng)能源有限公司，河南 輝縣453600）

當(dāng)前煤礦進(jìn)入到深部開(kāi)采已經(jīng)成為了必然趨勢(shì)，在深部開(kāi)采過(guò)程中，各種類型的地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題明顯，特別是各種類型的小斷層構(gòu)造增加，給綜采工作面開(kāi)采帶來(lái)了較大的負(fù)面影響，不僅影響到開(kāi)采的難度，同時(shí)也增加了綜采過(guò)程中出現(xiàn)各種安全事故的概率。因此，對(duì)綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)進(jìn)行分析有著較為重要的意義。

1 采煤工作面過(guò)斷層開(kāi)采技術(shù)

采煤工作面在通過(guò)斷層時(shí)，各項(xiàng)技術(shù)措施難易程度和斷層落差有著直接關(guān)系。一般情況下，在回采時(shí)，如果斷層落差較小，同時(shí)也沒(méi)有超過(guò)煤層厚度，作業(yè)范圍內(nèi)沒(méi)有地下水影響，這種情況下，通?？蛇x擇工作面直接推過(guò)斷層的方法，為了提升開(kāi)采安全程度，采取淺截深，液壓支架跟機(jī)移架加強(qiáng)工作面頂板支護(hù)，提升液壓支架支護(hù)頂板強(qiáng)度。如果斷層位置的采高沒(méi)有超過(guò)采煤機(jī)滾筒，則割煤時(shí)，可選擇使用采煤機(jī)直接通過(guò)斷層的方式。在這個(gè)過(guò)程中，為了降低安全事故發(fā)生的概率，如采煤機(jī)減小截割深度，采取小截深，液壓支架滯后采煤機(jī)1～2 架液壓支架跟機(jī)移架，減少回采過(guò)的頂板空頂時(shí)間，確保頂板支護(hù)到位。若碰到了落差較大的斷層，需要在回采至距斷層前10～15m，根據(jù)地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中斷層產(chǎn)狀，提前調(diào)整工作面?zhèn)涡?，以保證工作面在揭露斷層盡可能的減少斷層揭露面積，便于頂板管理。在工作面推進(jìn)過(guò)程中，若出現(xiàn)斷層落差相對(duì)較大的情況，一般情況下，頂板會(huì)有不同程度的破碎問(wèn)題，這種情況下，可選擇重新進(jìn)行開(kāi)切眼的方式，對(duì)異常位置有效避開(kāi)，從地質(zhì)條件相對(duì)較好的位置進(jìn)行重新開(kāi)切眼施工。如果斷層落差超過(guò)了開(kāi)采高度且在工作面內(nèi)延伸較長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益較低時(shí)，可將斷層作為開(kāi)采分界線，從斷層影響范圍外的位置重新開(kāi)切眼，跳過(guò)斷層影響區(qū)域，需要搬運(yùn)設(shè)備重新布置工作面，進(jìn)行開(kāi)采，這種情況下在跳過(guò)斷層影響區(qū)域后，開(kāi)采效率提升明顯，安全得到有效保障。如果工作面遇到斜交斷層，則應(yīng)當(dāng)錯(cuò)開(kāi)斷層進(jìn)行開(kāi)切眼，然后再進(jìn)行回采作業(yè)。

在通過(guò)斷層時(shí)，斷層兩側(cè)和開(kāi)采工作面之間的煤炭可選擇使用如下方法進(jìn)行開(kāi)采。一是，斷層和真傾斜之間的夾角在30°左右，施工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)沿著真傾斜走向進(jìn)行工作面推進(jìn)，同時(shí)需要預(yù)留出對(duì)應(yīng)的行人通道，方便人員進(jìn)出。二是，如果斷層和真傾斜之間的夾角在25°的范圍內(nèi)，則在開(kāi)采時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證工作面直線開(kāi)采，在對(duì)工作面具體位置進(jìn)行確定時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合分析工作面長(zhǎng)度與楔子端進(jìn)度。

從工作面開(kāi)采實(shí)踐來(lái)看，在工作面通過(guò)斷層時(shí)，為了最大程度上降低斷層對(duì)開(kāi)采帶來(lái)的負(fù)面影響，需對(duì)斷層位置、落差等進(jìn)行綜合考慮，盡量選擇將斷層留到采煤工作面與采區(qū)煤柱中，科學(xué)布置工作面與采區(qū)。在工作面推進(jìn)或者掘進(jìn)工作中，有新斷層出現(xiàn)，則應(yīng)當(dāng)對(duì)采掘工作面進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，在確保安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，最大程度降低斷層煤柱損失。若在回采開(kāi)始之前，發(fā)現(xiàn)了對(duì)回采有較大影響的斷層，則應(yīng)當(dāng)從開(kāi)采設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)入手，最大限度的避免采煤工作面通過(guò)斷層。

在工作面推進(jìn)時(shí)，遇到的斷層一般情況下有二種通過(guò)斷層的方式：（1）硬過(guò)斷層方法。若煤層厚度超過(guò)斷層落差，且斷層帶巖石較為完整，沒(méi)有水害、瓦斯等威脅，則可采用強(qiáng)行通過(guò)斷層。若工作面為炮采工作面，則可直接通過(guò)，在斷層的位置可打設(shè)木柱，提升斷層位置支護(hù)效果。若為綜采工作面，則在斷層位置，采煤機(jī)滾筒高度應(yīng)當(dāng)超過(guò)斷層位置的最小采高。此外，也可設(shè)計(jì)采用拉底或者挑頂施工過(guò)斷層。當(dāng)工作面所揭露斷層一盤煤層頂板錯(cuò)到工作面溜子下面時(shí)，則應(yīng)當(dāng)選擇使用挑頂?shù)姆绞酱_保工作面底板平整。若揭露斷層一盤煤層底板錯(cuò)到工作面溜子上面時(shí)，則應(yīng)當(dāng)采用拉底的方法確保工作面底板平整。（2）根據(jù)斷層產(chǎn)狀調(diào)整工作面?zhèn)涡保诨夭蓵r(shí)減小一次揭露斷層面積，及時(shí)移架、淺截深割煤提高斷層區(qū)域頂板控制和采取斷層區(qū)域快速通過(guò)的方法。

2 采煤工作面過(guò)斷層安全技術(shù)控制措施

斷層出現(xiàn)的位置，通常情況下，安全問(wèn)題較為突出，為了確保開(kāi)采安全，應(yīng)當(dāng)從技術(shù)控制的角度進(jìn)行操控。

2.1 水源災(zāi)害防治技術(shù)措施

在斷層位置，全面做好水害防治非常關(guān)鍵，特別是工作面水文地質(zhì)相對(duì)復(fù)雜時(shí)，做好相關(guān)的排水管道準(zhǔn)備非常關(guān)鍵，確保出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí)，能夠?qū)⒌叵滤皶r(shí)有效排出。同時(shí)，在通過(guò)斷層期間，每個(gè)班組均應(yīng)當(dāng)安排專人對(duì)采煤過(guò)程中工作面涌水情況進(jìn)行觀察，第一時(shí)間掌握工作面水情變化，以便采取針對(duì)性措施，確保能夠安全通過(guò)。在通過(guò)斷層時(shí)，采取在工作面內(nèi)預(yù)注高分子化學(xué)漿對(duì)斷層區(qū)域頂板及煤墻影響范圍內(nèi)進(jìn)行加固工作，防止在回采過(guò)程中出現(xiàn)漏矸、煤墻片幫的問(wèn)題，同時(shí)，應(yīng)做好回采時(shí)頂板控制，最大限度減少頂板空頂時(shí)間防止長(zhǎng)時(shí)間空頂造成頂板漏矸。在通過(guò)斷層后，應(yīng)持續(xù)繼續(xù)按照過(guò)斷層期間采取的管控措施回采推進(jìn)至少5～10m，盡可能的消除斷層區(qū)域破碎帶給工作面回采帶來(lái)影響。

2.2 控制割煤速度

在通過(guò)斷層時(shí)，對(duì)于開(kāi)采高度應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行控制，一般情況下，采高應(yīng)當(dāng)控制在4.5～5m 左右，通過(guò)斷層的速度一般應(yīng)控制在2m/min。在作業(yè)過(guò)程中，對(duì)于工作面液壓支架等部位的情況，應(yīng)當(dāng)全面及時(shí)關(guān)注，在出現(xiàn)了問(wèn)題后，必須立即停機(jī)，找出原因，并采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理，保證通過(guò)斷層的安全性。

2.3 全面做好瓦斯監(jiān)測(cè)

通常情況下，斷層位置屬于瓦斯積聚的地點(diǎn)，在斷層作業(yè)時(shí)，做好瓦斯監(jiān)測(cè)工作非常重要。因此，在通過(guò)斷層時(shí)，應(yīng)當(dāng)配備專業(yè)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)人員，對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，保證施工人員與現(xiàn)場(chǎng)的安全性。此外，相關(guān)的人員也應(yīng)當(dāng)佩戴瓦斯監(jiān)測(cè)儀器，對(duì)施工過(guò)程中瓦斯?jié)舛燃皶r(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在出現(xiàn)了瓦斯超標(biāo)后，立即通知采掘人員停止作業(yè)，并組織人員撤離現(xiàn)場(chǎng)，在瓦斯?jié)舛冗_(dá)標(biāo)之后，才能夠進(jìn)入到采區(qū)。

2.4 全面做好控制頂板預(yù)測(cè)

由于斷層位置的頂板較為破碎，全面做好頂板安全性預(yù)測(cè)非常關(guān)鍵。在工作面通過(guò)斷層時(shí)，煤壁通常情況下不能確保巖梁支撐效果，上覆巖層會(huì)出現(xiàn)較大的壓力峰值，在工作面回采前工作面液壓支架選型上應(yīng)根據(jù)工作面斷層的產(chǎn)狀、及大小及相似工作面頂板壓力情況選擇大阻力液壓支架，保證工作面安全性。為了提升開(kāi)采安全效果，可采用斷層與工作斜交的方式通過(guò)斷層，通過(guò)對(duì)過(guò)斷層時(shí)，局部控頂距的有效延長(zhǎng)，降低工作面過(guò)斷層危險(xiǎn)程度。

3 采煤工作面過(guò)斷層安全管理控制措施

由于通過(guò)斷層過(guò)程中，面臨的安全威脅相對(duì)較多，全面做好安全管理非常關(guān)鍵。在具體實(shí)施時(shí)，應(yīng)做好以下工作：回采時(shí)及時(shí)調(diào)整支架，使液壓支架接頂嚴(yán)密，保證支架初撐力不小于24MPa。加強(qiáng)工作面現(xiàn)場(chǎng)管理，及時(shí)調(diào)整支架，使支架接頂嚴(yán)密，保證支架對(duì)頂板的支撐力；同時(shí)隨著斷層的高低起伏變化，及時(shí)調(diào)整輸送機(jī)的坡度，使輸送機(jī)達(dá)到平、直要求。堅(jiān)持正規(guī)循環(huán)作業(yè)，勻速推進(jìn)，堅(jiān)持跟機(jī)帶壓擦頂移架支護(hù)，防止斷層影響區(qū)域應(yīng)力集中造成冒頂、片幫。加強(qiáng)頂板管理，每班安排專人重點(diǎn)對(duì)斷層影響范圍內(nèi)的超前、端頭及工作面液壓支架支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，確保支護(hù)強(qiáng)度。加強(qiáng)破碎區(qū)域頂板管理，對(duì)斷層影響區(qū)域采取面內(nèi)注漿加固措施管控頂幫。若開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)了基本頂周期來(lái)壓的問(wèn)題，則必須加強(qiáng)工作面頂板支護(hù)管理，提高工作面工程質(zhì)量管理，確保液壓支架支護(hù)狀態(tài)。

綜上分析，全面做好采煤工作面過(guò)斷層技術(shù)控制，對(duì)于保證生產(chǎn)安全性與可持續(xù)有著非常重要的意義，但是從當(dāng)前采煤工作面過(guò)斷層情況來(lái)看，在很多方面還有著較大的提升空間，各項(xiàng)技術(shù)措施的制定與落實(shí)，仍舊存在一定安全隱患，特別是在深部開(kāi)采過(guò)程中，各種類型安全問(wèn)題帶來(lái)的影響更大。因此，煤礦企業(yè)需全面認(rèn)識(shí)到采煤工作面過(guò)斷層過(guò)程中存在的技術(shù)難點(diǎn)，充分結(jié)合采煤工作面面臨的斷層情況，采取針對(duì)性措施，提升采煤工作面過(guò)斷層技術(shù)效果。