梅花井礦232201綜采工作面過斷層期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

黃輝 李立波 黃海鵬 代永剛 白立軍

摘 要：為保證232201綜采工作面回采期間安全過斷層，本研究分別在工作面不同的位置設(shè)計(jì)不同的過斷層方式，并對(duì)過斷層期間礦壓進(jìn)行觀測(cè)。結(jié)果表明，工作面過斷層時(shí)，周期來壓步距為20m左右，工作阻力明顯增大，為工作面安全回采提供了數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：梅花井礦;綜采工作面;斷層;礦壓顯現(xiàn)

中圖分類號(hào)：TD323文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）02-0074-03

Abstract： In order to ensure the safe crossing of faults during the 232201 fully mechanized mining face， different faults were designed at different positions on the working face， and the mine pressure during the fault was observed in this tudy. The results show that when the working face passes through the fault， the stepping interval is about 20m， and the working resistance is significantly increased， which provides data support for the safe mining of the working face.

Keywords： Meihuajing Mine;fully mechanized mining face;fault;underground pressure

回采期間，綜采工作面會(huì)遭遇斷層等地質(zhì)構(gòu)造，導(dǎo)致出現(xiàn)煤巖層破碎、冒頂、頂板滴水等現(xiàn)象，如不采取合理的措施，不僅影響生產(chǎn)作業(yè)，還會(huì)導(dǎo)致安全事故[1-3]。本文以梅花井礦232201綜采工作面為例進(jìn)行說明，該工作面回采范圍內(nèi)有一條DF14大斷層。為了保證綜采工作面順利通過斷層安全回采，結(jié)合工作面地質(zhì)條件和巷道布置情況，筆者提出合理的過斷層方式，并對(duì)過斷層期間工作面回采時(shí)的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)[4-6]，為合理調(diào)整支護(hù)方式及過斷層時(shí)的層位關(guān)系提供數(shù)據(jù)支撐。

1 工作面概況

232201工作面主采2#煤層，煤質(zhì)為黑色、半暗型煤，沉積穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2#煤層厚度為4.4～6.3 m，平均厚度為5.56 m，平均傾角為7.1°，局部范圍內(nèi)夾一層小于0.3 m厚夾矸，整體表現(xiàn)為由回風(fēng)巷朝運(yùn)輸巷方向煤層逐漸變厚趨勢(shì)。工作面布置如圖1所示。

2 過斷層方式

工作面回風(fēng)巷1 159 m處，工作面上口揭露一正斷層，正斷層DF14的軸向?yàn)镹36°E，走向?yàn)镾E75°～81°，H=4.5～22 m，走向影響1 045 m，傾向貫穿全工作面。

2.1 過斷層兩巷超前方案

回風(fēng)巷超前煤壁10 m范圍內(nèi)將U形鋼棚拆除后，采用架設(shè)“一梁三柱”傾向鋼棚進(jìn)行加強(qiáng)維護(hù)，回風(fēng)巷超前煤壁10m～30 m范圍內(nèi)在每架U形鋼棚間打設(shè)兩排“戴帽點(diǎn)柱”進(jìn)行加強(qiáng)維護(hù)。在回采過程中，如果回風(fēng)巷超前段壓力顯現(xiàn)增大，必須立即改為“一梁三柱”傾向鋼棚進(jìn)行加強(qiáng)維護(hù)。

運(yùn)輸巷超前煤壁20 m范圍采用支設(shè)一排“戴帽點(diǎn)柱”進(jìn)行加強(qiáng)維護(hù)，運(yùn)輸巷皮帶機(jī)尾前方5 m至前方20 m范圍段，沿皮帶架下幫側(cè)在U形鋼棚間支設(shè)一排“戴帽點(diǎn)柱”進(jìn)行加強(qiáng)維護(hù)。工作面過斷層前，確保232201綜采工作面兩巷超前支護(hù)完整，支護(hù)質(zhì)量符合規(guī)程的超前支護(hù)要求。

2.2 采高確定

工作面過斷層期間，正?；夭啥尾筛弑３衷?.6 m左右，過斷層時(shí)工作面破巖段采高保持在3.8～4 m，通過6臺(tái)支架長(zhǎng)度平緩過渡，最大限度減小工作面破巖量。

2.3 工作面層位調(diào)整

工作面在回風(fēng)巷揭露斷層前全部在斷層上盤開采，回風(fēng)巷掘進(jìn)該段破頂掘進(jìn)（距斷層線130 m開始破頂，距斷層線30 m時(shí)為全巖巷道），采取破頂留底煤的方式回采。工作面回采至1 159 m處，采取上盤破頂留底煤，下盤破底留頂煤的開采方式過斷層;工作面回采至1 179 m處及以后，采取上盤破頂留底煤，下盤沿煤層開采的方式。工作面過斷層破巖位置布置示意圖如圖2所示。

工作面回采至1 159 m，工作面回風(fēng)巷揭露斷層時(shí)最大破頂高度為4.5 m，工作面破頂長(zhǎng)度為52 m，破頂29架（溜子按5°彎曲度計(jì)算）。工作面自刮板輸送機(jī)機(jī)尾開始至159#支架范圍內(nèi)按照12°的傾角調(diào)整底板層位，破頂最大高度為4 m，隨推進(jìn)逐步調(diào)整層位，下盤逐漸加大破底，減少上盤破頂量。

工作面回采至1 179 m，當(dāng)斷層落差為5 m時(shí)，斷層面處于183#支架處，工作面總共破頂長(zhǎng)度為57 m（其中6 m為全斷面破巖，51 m為三角頂巖），破頂33架。工作面自斷層滑面開始至150#支架范圍內(nèi)按照13°的傾角調(diào)整底板層位。

工作面回采至1 279 m，當(dāng)斷層落差為10 m時(shí)，斷層面處于156#架處，工作面總共破巖長(zhǎng)度為115 m，工作面自斷層滑面開始至90#支架范圍內(nèi)按照11°的傾角調(diào)整底板層位，其中63 m為全斷面破巖，52 m為三角頂巖。

工作面回采至1 379 m，當(dāng)斷層落差大于16.2 m時(shí)，斷層面處于143#架處，工作面破巖長(zhǎng)度為186 m，工作面自斷層滑面開始至37#支架范圍內(nèi)按照7.5°的傾角調(diào)整底板層位，其中134 m為全斷面破巖，52 m為破三角頂巖。

工作面回采至1 479 m，當(dāng)斷層落差為22 m時(shí)（自揭露斷層向前推進(jìn)309 m處），斷層面處于129#架處，全工作面破巖長(zhǎng)度為221 m，工作面自斷層滑面開始至刮板輸送機(jī)機(jī)頭范圍內(nèi)按照7°的傾角調(diào)整底板層位，其中177 m為全斷面破巖，44 m為破三角頂巖。

工作面回采至1 579 m，當(dāng)斷層落差為20 m時(shí)，斷層面處于115#架處，全工作面破巖長(zhǎng)度為201 m，工作面自斷層滑面開始至刮板輸送機(jī)機(jī)頭范圍內(nèi)按照8°的傾角調(diào)整底板層位，其中161 m為全斷面破巖，40 m為破三角頂巖。

工作面回采至1 679 m，當(dāng)斷層落差為18 m時(shí)，斷層面處于109#架處，全工作面破巖長(zhǎng)度為189 m，工作面自斷層滑面開始至刮板輸送機(jī)機(jī)頭范圍內(nèi)按照8°的傾角調(diào)整底板層位，其中151 m為全斷面破巖，38 m為破三角頂巖。

工作面回采至1784 m（探巷2處），當(dāng)斷層落差為16 m時(shí)，斷層面處于100#架處，全工作面破巖長(zhǎng)度為160 m，工作面自斷層滑面開始至刮板輸送機(jī)機(jī)頭范圍內(nèi)按照10°的傾角調(diào)整底板層位，其中123 m為全斷面破巖，37 m為破三角頂巖。

2.4 過斷層安全技術(shù)措施

在過斷層滑面附近采煤機(jī)割斷層時(shí)，速度不得大于3 m/min，防止頂板破碎掉矸傷人，采煤機(jī)司機(jī)必須及時(shí)處理掉落到采煤機(jī)機(jī)身上的大塊煤（矸），處理時(shí)必須先將采煤機(jī)停機(jī)，在架間用長(zhǎng)柄工具進(jìn)行處理。

斷層滑面破碎易發(fā)生滑動(dòng)時(shí)采取鋪網(wǎng)打設(shè)錨桿、錨索加強(qiáng)支護(hù)。當(dāng)滑面破碎大面積片落時(shí)，立即停止作業(yè)，人員進(jìn)入滑面上方工作面支架內(nèi)躲避。

3 過斷層區(qū)域礦壓顯現(xiàn)

工作面過斷層區(qū)域礦壓觀測(cè)如表1所示。

工作面過斷層時(shí)工作阻力明顯增大，周期來壓的持續(xù)距離大致相等，從數(shù)據(jù)看出，周期來壓步距為20 m左右。

4 結(jié)語(yǔ)

232201綜采工作面回采時(shí)揭露DF14斷層，工作面不同位置通過設(shè)計(jì)采用不同的過斷層方式。工作面周期來壓步距為20 m，采煤機(jī)割斷層時(shí)保證一定的速度，防止斷層滑面附近煤層發(fā)生變化，同時(shí)圍巖破碎要加強(qiáng)巷道支護(hù)，為工作面實(shí)際安全生產(chǎn)提供指導(dǎo)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊存寶，王富平.綜采放頂煤工作面大落差斷層平推硬過經(jīng)驗(yàn)介紹[J].山西煤炭，2011（3）：72-74.

[2]李慎舉，郭偉勇，馬震，等.綜采面直接過斷層技術(shù)研究[J].煤炭科技，2010（1）：1-3.

[3]周張庚.厚煤層大采高綜采開采技術(shù)與裝備[J].煤炭技術(shù)，2005（12）：24-26.

[4]張蓓，裴玉龍.大傾角綜采面鄰近斷層開采的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[J].煤炭技術(shù)，2016（7）：19-21.

[5]李志強(qiáng).綜采工作面過斷層礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[J].山西煤炭，2014（12）：5-7.

[6]楊田，張登強(qiáng)，甯桃紅，等.斷層賦存條件下采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2017（6）：1654-1660.