綜放工作面過(guò)斷層構(gòu)造帶開采技術(shù)探討

侯長(zhǎng)青

(潞安集團(tuán) 上莊煤業(yè)公司，山西 長(zhǎng)治 046299)

在煤礦的日常生產(chǎn)中，斷層是較為普遍的地質(zhì)構(gòu)造之一。一般已探明的落差較大的斷層在工作面設(shè)計(jì)時(shí)已避開，但掘進(jìn)中揭露的或隱藏的一些落差較小的斷層，不僅減慢工作面回采速度，也可能威脅回采安全。本文以某礦2104綜放工作面為背景，闡述了綜放工作面在遇到斷層帶地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，適時(shí)對(duì)施工方案進(jìn)行改進(jìn)，從而快速通過(guò)大范圍構(gòu)造區(qū)。

1 工作面概況

2104綜放工作面位于某礦21采區(qū)東部，南面與21軌道上山、21膠帶上山相連，東面、北面接礦井邊界保護(hù)煤柱，西面為未開采區(qū)域。地面標(biāo)高：1 273～1 430 m，井下標(biāo)高：1 089～1 176 m。

工作面開采9號(hào)+10號(hào)+11號(hào)合并煤層，煤層賦存于石炭系太原組地層下段上部，厚度穩(wěn)定，平均厚度6.0 m，局部9號(hào)與10號(hào)之間有一層夾矸，較薄，最厚為1.1 m。煤層圍巖特征見表1。

表1 圍巖及其特征

2 工作面揭露斷層構(gòu)造帶情況

2104工作面整體上為一由北向南傾斜的單斜構(gòu)造，切眼長(zhǎng)度216.5 m，運(yùn)巷長(zhǎng)度997 m，風(fēng)巷長(zhǎng)度973 m，可采長(zhǎng)度為885 m，煤層傾角為3～13°，平均傾角為8°。

在巷道掘進(jìn)時(shí)，運(yùn)輸巷掘進(jìn)至868.4 m時(shí)揭露斷層FJ57,落差3.0 m?；仫L(fēng)巷掘進(jìn)至763.2 m時(shí)揭露斷層FJ49,落差2.0 m；掘進(jìn)至784.7 m時(shí)揭露斷層FJ50,落差3.5 m；掘進(jìn)至799.5 m時(shí)揭露斷層FJ51,落差3.0 m；掘進(jìn)至813.9 m時(shí)揭露斷層FJ52,落差1.5 m。在工作面回采時(shí)，該斷層構(gòu)造帶將對(duì)回采作業(yè)造成較大影響。

根據(jù)2104工作面無(wú)線電波透視技術(shù)成果報(bào)告，2104工作面存在2個(gè)坑透異常區(qū)(見圖1)。

圖1 工作面巷道布置及坑透結(jié)果示意

1號(hào)異常區(qū)：位于回風(fēng)巷824～853 m、運(yùn)輸巷837～882 m區(qū)段，此區(qū)段為斷層影響帶，僅受揭露斷層FJ57影響，對(duì)回采影響較小。

2號(hào)異常區(qū)：位于回風(fēng)巷751～824 m、運(yùn)輸巷809～837 m區(qū)段，此區(qū)段為斷層影響帶，受揭露斷層FJ49、FJ50、FJ51、FJ52影響，推斷靠近回風(fēng)巷位置可能存在斷層破碎帶或煤厚變薄，對(duì)回采有一定影響。

3 過(guò)斷層構(gòu)造帶管控措施

1) 鉆探驗(yàn)證斷層帶賦存情況。在已有無(wú)線電波透視技術(shù)成果的基礎(chǔ)上增加鉆探方法。首先在回采前從運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷回采幫打鉆，進(jìn)一步驗(yàn)證此斷層帶賦存的具體范圍；其次在回采接近斷層范圍前，邊回采邊鉆探，每圓班從切眼煤壁向回采方向打鉆，防止無(wú)計(jì)劃揭露構(gòu)造。

2) 注重地質(zhì)因素影響。斷層造成了原有巖體(煤體)的錯(cuò)動(dòng)不連續(xù)，降低了其堅(jiān)固性，巖體內(nèi)擁有不同大小、不同性質(zhì)的斷層面，這些都為地下水的儲(chǔ)存和移動(dòng)創(chuàng)造條件。過(guò)斷層前要通過(guò)鉆探等手段查明裂隙的發(fā)育程度，探明是否存在裂隙水，查清裂隙水之間可能的水力聯(lián)系，從而提前采取針對(duì)性的防水或疏水措施。

4 過(guò)斷層構(gòu)造帶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

4.1 爆破技術(shù)

根據(jù)切眼及兩巷揭露巖層顯示，本工作面斷層帶范圍內(nèi)，巖層多為較堅(jiān)硬的石灰?guī)r和砂巖，局部為軟泥狀泥巖?；夭蓵r(shí)對(duì)于斷層帶較堅(jiān)硬的巖石部分，無(wú)法采用采煤機(jī)直接截割，先進(jìn)行松動(dòng)爆破，然后使用采煤機(jī)回采出煤。

松動(dòng)爆破是制約正規(guī)循環(huán)進(jìn)度關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于支架及刮板輸送機(jī)擋煤板限制，加之現(xiàn)場(chǎng)操作空間，采用頂眼、中部眼和底眼三排眼布置方法。炮眼布置參數(shù)如下：底眼距底板0.5 m，中部炮眼距底板1.5 m，頂眼距底板2.5 m。三排眼仰角均為0°，水平轉(zhuǎn)角均為10°，炮眼間距均為1 m，眼深1.8 m。每個(gè)炮眼裝藥量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖層變化情況或巖石硬度變化情況而定，最大為0.8 kg(4卷)。最大爆破長(zhǎng)度10 m，超過(guò)10 m時(shí)，必須分次打眼、分次起爆(具體見圖2)。在爆破作業(yè)時(shí)，根據(jù)構(gòu)造帶揭露的高度、硬度、節(jié)理發(fā)育等情況，及時(shí)調(diào)整炮眼位置、角度及裝藥量。

圖2 工作面炮眼布置示意(mm)

4.2 過(guò)斷層帶安全技術(shù)措施

1) 加強(qiáng)支護(hù)。受斷層構(gòu)造帶的影響，斷層發(fā)育區(qū)域已受到了不規(guī)則的破壞，頂板破碎，煤層變軟，頂板和煤壁的承載能力明顯下降。因此在過(guò)斷層帶期間要加強(qiáng)支護(hù)，尤其加強(qiáng)對(duì)斷層面前后區(qū)域的頂板控制。

采煤機(jī)通過(guò)斷層破碎區(qū)域后應(yīng)立即移架支護(hù)，移架滯后采煤機(jī)后滾筒2～3架，及時(shí)打護(hù)幫板。當(dāng)有煤壁片幫現(xiàn)象發(fā)生或端面距超過(guò)規(guī)程規(guī)定時(shí)要帶壓超前移架。當(dāng)移架跟不上采煤機(jī)前進(jìn)速度時(shí)，要適當(dāng)降低采煤機(jī)速度，必要時(shí)可停機(jī)移架。采煤機(jī)割構(gòu)造帶巖石時(shí)，應(yīng)降低采煤機(jī)的牽引速度，最大牽引速度不得超過(guò)1.5 m/min。

嚴(yán)格掌握采高，采高不得超過(guò)支架允許最大高度。要經(jīng)常觀察頂板情況，支架與頂板接觸要密實(shí)，杜絕接頂不實(shí)、不嚴(yán)現(xiàn)象，保證支架初撐力達(dá)標(biāo)。如發(fā)生漏頂時(shí)，應(yīng)及時(shí)停機(jī)采用半圓木將頂板支護(hù)完好，確保安全后方可繼續(xù)割煤。

2) 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理。由于采煤機(jī)臥底掃煤或爆破后底板破碎巖石效果不佳等原因，易造成工作面的斷層段出現(xiàn)局部凸起等現(xiàn)象，進(jìn)而使刮板輸送機(jī)的平整度變差，甚至支架出現(xiàn)局部?jī)A斜加重，所以必須保證工作面頂?shù)装宓钠秸?，使其坡度平緩變化。要根?jù)底板巖石硬度，合理調(diào)整底眼密度和裝藥量，保證底板巖石的爆破效果。如出現(xiàn)底板局部凸起，可適當(dāng)增加采煤機(jī)掃底次數(shù)，待底板平整后再頂出刮板輸送機(jī)。

5 結(jié) 語(yǔ)

2104工作面過(guò)斷層構(gòu)造帶，共用時(shí)45 d，平均回采速度為2.3 m/d。過(guò)斷層群的難易程度不僅與斷層的落差、煤層的厚度、傾角、斷層走向和工作面的相對(duì)位置有關(guān)，還受綜采設(shè)備的工作高度、頂?shù)装鍡l件等因素限制，要綜合考慮各方面因素，采取科學(xué)合理的方法和措施，保證綜采工作面快速安全通過(guò)斷層帶。