斷層影響區(qū)工作面支架穩(wěn)定性及圍巖控制措施

邰高峰

（山西古交西山義城煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 太原 030203）

地質(zhì)條件多變、巖層起伏變化、存在隱蔽構(gòu)造等，是影響煤礦安全開采的重要因素，在煤炭開采過程中需及時(shí)采取相應(yīng)技術(shù)措施，才能保證工作面安全開采[1-3]。本文結(jié)合義城煤業(yè)18201工作面地質(zhì)情況分析了工作面過斷層影響期間支架穩(wěn)定及圍巖控制技術(shù)。

1 概況

義城煤業(yè)18201工作面位于二采區(qū)，工作面傾斜寬123m，走向長(zhǎng)315m，開采8號(hào)煤層，煤厚3.0m～3.5m，平均3.3m，煤層傾角10°～22°，平均14°，煤層厚度變化較小。頂?shù)装迩闆r見表1所示。該面整體呈單斜構(gòu)造，局部有次一級(jí)小的褶曲構(gòu)造。據(jù)地面勘探、大巷掘進(jìn)情況，該面無大斷層，區(qū)內(nèi)小斷層落差較小，走向延伸較短。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r表

18201工作面采用綜采工藝，全部垮落法管理頂板，采高3.5m，循環(huán)進(jìn)度0.6m，采用ZZ5200/19.5/42型支撐掩護(hù)式液壓支架支護(hù)頂板。

2 支架穩(wěn)定性控制

由于工作面煤層傾角平均14°，局部達(dá)到22°，加之工作面采高相對(duì)較大，在斷層影響區(qū)，煤層傾角易出現(xiàn)局部增大現(xiàn)象，且煤層及頂?shù)装迤扑?，工作面支架受力狀態(tài)改變，支架穩(wěn)定性差。

2.1 支架防倒防滑措施

為減少支架傾倒事故的發(fā)生，根據(jù)工作面采高及支架性能，煤層傾角大于15°時(shí)，需采取以下技術(shù)措施：

（1）結(jié)合工作面順槽及工作面煤層起伏及揭露斷層情況，對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)斜，使下端頭回采進(jìn)度領(lǐng)先于上端頭，從而使工作面處于偽傾斜狀態(tài)，減小工作面實(shí)際傾角，并確保支架與煤壁垂直，拉架即可抵消下滑。

（2）割煤后及時(shí)從下端頭往上端頭進(jìn)行拉架，拉架時(shí)應(yīng)先伸出伸縮梁，并采取帶壓擦頂拉架，保證支架與頂板接觸，再逐步收回伸縮梁，到位后及時(shí)升架，并保證支架初撐力。需停機(jī)拉架時(shí)，需使采煤機(jī)空刀上行至距被拉架3個(gè)架以上。

（3）第一架移到位后必須按規(guī)定升緊并調(diào)整好姿態(tài)，可靠固定（必要時(shí)可使用錨索錨鏈固定），作為以下各架拉架的依托。

（4）各支架間的防倒防滑裝置必須連接有效可靠，若有損壞必須及時(shí)更換。

2.2 支架傾倒處理措施

工作面液壓支架出現(xiàn)傾倒后應(yīng)采取以下技術(shù)措施：

（1）支架傾倒與支架接頂接底不實(shí)有很大關(guān)系，當(dāng)支架出現(xiàn)傾倒，應(yīng)先清支架底座及前方浮煤，并采用臨時(shí)支柱對(duì)支架前方頂板進(jìn)行支護(hù)。

（2）在傾倒支架下側(cè)打設(shè)兩個(gè)單體支護(hù)，一個(gè)位于兩個(gè)支架前連桿之間，另一個(gè)位于傾倒支架立柱柱窩下側(cè)與鄰架底座之間，并給支護(hù)帶上注液槍。

（3）將傾倒支架頂梁上側(cè)采用斜拉千斤頂和鏈條與上側(cè)鄰架的底座相連，之后同時(shí)伸出側(cè)護(hù)板、拉緊斜拉千斤頂。

（4）通過推拉傾倒支架鄰近架推拉千斤頂，實(shí)現(xiàn)拉傾倒架，在推拉的同時(shí)將之前打設(shè)的單體柱及斜拉千斤頂供液進(jìn)行調(diào)架。倒架嚴(yán)重時(shí)，需進(jìn)行多次的循環(huán)調(diào)架。

3 圍巖控制技術(shù)

3.1 過斷層方法

在過落差1m左右的小斷層時(shí)，采用調(diào)整采高直接切割平推的方法通過，應(yīng)采取以下措施：

（1）司機(jī)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臓恳俣?，隨時(shí)注意采煤機(jī)運(yùn)行情況，防止超負(fù)荷運(yùn)行。

（2）采煤機(jī)司機(jī)根據(jù)斷層性質(zhì)和落差嚴(yán)格控制挑頂和臥底量，每次不超過200mm，掌握好坡度，斷層處頂?shù)装迮c周邊應(yīng)割平，不能出現(xiàn)臺(tái)階，控制好采高。

（3）支架工需不斷觀測(cè)煤壁及頂板情況，通過片幫及頂板破碎區(qū)時(shí)采用帶壓超前拉架，發(fā)現(xiàn)有漏冒頂征兆時(shí)，及時(shí)采取有針對(duì)性的措施，嚴(yán)禁出現(xiàn)不接頂現(xiàn)象。

3.2 煤壁片幫控制

工作面斷層影響區(qū)圍巖破碎，穩(wěn)定性差，煤壁對(duì)頂板的支承力弱，加之工作面超前支承壓力的影響，在工作面過斷層影響區(qū)時(shí)，極易出現(xiàn)煤壁片幫和冒頂現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工作面安全。在過斷層影響區(qū)時(shí)應(yīng)采取以下措施：

（1）進(jìn)入斷層影響區(qū)域時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照過斷層的技術(shù)措施進(jìn)行割煤，嚴(yán)格控制采高，且保證頂?shù)装寮懊罕谄街?。煤機(jī)進(jìn)刀處不得留頂煤，及時(shí)伸出伸縮梁頂住煤壁。采煤機(jī)司機(jī)應(yīng)時(shí)刻觀察煤機(jī)前后煤壁及頂板情況，發(fā)生片幫時(shí)需停機(jī)處理。

（2）前滾筒割煤后，及時(shí)打開護(hù)幫板支護(hù)機(jī)道上方頂板，并保證接頂，無法接頂時(shí)需勾頂。護(hù)板幫打開后，需控制端面距小于300mm，否則需提前拉架。

（3）煤壁及頂板正常區(qū)域采煤機(jī)割煤后，拉架滯后后滾筒3～5m。當(dāng)拉架速度慢，滯后超過15m時(shí)，需停機(jī)拉架。在通過斷層影響區(qū)，出現(xiàn)煤壁片幫及頂板破碎漏頂時(shí)，必須減速割煤，拉架需緊跟前滾筒，及時(shí)帶壓擦頂拉架。

（4）拉架后必須保證支架接頂，不能接頂時(shí)需采取相應(yīng)措施，并保證支架初撐力在24MPa以上。

（5）根據(jù)煤壁片幫及頂板情況，在工作面煤壁布置注漿加固鉆孔，對(duì)煤壁及破碎頂板進(jìn)行注漿加固。工作面煤壁注漿采用聚氨酯類化學(xué)漿，在工作面煤壁布置注漿加固鉆孔。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，條件惡劣區(qū)鉆孔間距為5m，開孔高度距頂板1m，孔徑42mm，孔深8m，鉆孔與水平方向成25°角。鉆孔角度根據(jù)頂板破碎情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，在頂板冒頂區(qū)鉆孔角度可適當(dāng)增大。鉆孔布置如圖1所示。

4 結(jié)語

18201工作面回采過程中共揭露小斷層3處，斷層落差最大1.2m，平均0.8m；回采過程中工作面局部最大傾角21.6°。

圖1 工作面注漿鉆孔布置剖面圖

工作面在回采過程中嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)定的各項(xiàng)技術(shù)措施。在工作面傾角增大及過斷層期間，及時(shí)進(jìn)行工作面調(diào)斜，采用偽斜開采，減小了工作面傾角和工作面同時(shí)揭露斷層范圍。通過采取支架防倒技術(shù)措施，保證了工作面過斷層及傾角增大區(qū)域支架的穩(wěn)定，支架傾斜情況明顯減少。工作面過斷層期間，采取過斷層技術(shù)方案及防止煤壁片幫技術(shù)措施，工作面的煤壁片幫次數(shù)、范圍、深度等都明顯降低。經(jīng)在局部區(qū)域進(jìn)行注漿加固，工作面的回采進(jìn)度達(dá)到正常區(qū)域的80%以上，有效保證了工作面安全回采。