3312 工作面過斷層采煤工藝研究

鄧皓天

（山西潞安郭莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046100）

1 概述

郭莊煤業(yè)3312 工作面位于三采區(qū)，地面標(biāo)高+913.7～+941.7 m，井下標(biāo)高+460～+500 m，走向長(zhǎng)1153 m，可采長(zhǎng)度為485 m，切眼長(zhǎng)度218 m，煤層平均厚度為6.14 m，采高為3.1 m，放頂煤厚度為3.04 m。該工作面煤層厚度穩(wěn)定，頂?shù)装逄卣饕姳?。

表1 郭莊煤業(yè)3312 工作面頂?shù)装迩闆r表

2 工作面過斷層采煤工藝

（1）過斷層采煤工藝選擇

3312 工作面經(jīng)過探測(cè)，在靠近皮帶巷一側(cè)，沿工作面走向影響范圍約為60 m 左右，向工作面內(nèi)延伸88 m 處有斷層TF-1，該斷層落差為4 m 左右，對(duì)工作面的回采有一定的影響。采煤過斷層開采以挑頂臥底法為主，在進(jìn)行割煤時(shí)根據(jù)斷層情況采用調(diào)整割煤高度法，通過工藝配合實(shí)現(xiàn)過斷層采煤。挑頂臥底法是根據(jù)采面參數(shù)，通過改造采面坡度，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)械設(shè)備的上坡或者下坡，以此來實(shí)現(xiàn)斷層區(qū)的采煤過渡。調(diào)整割煤高度法是在利用挑頂臥底法通過斷層過渡段后，采煤機(jī)逐步實(shí)現(xiàn)后續(xù)見頂、見底的開采方法。

（2）過斷層工藝實(shí)施

在離斷層約為10 m 左右開始調(diào)整采面的高度，目的是減少開采煤炭中混入的矸石量。工作面采煤延伸到80 m 處時(shí)，開始調(diào)整采煤角度，按照起坡3°的角度調(diào)整采煤坡度，整個(gè)坡度按照斷層長(zhǎng)度計(jì)算為60 m。挑頂臥底法需要通過對(duì)斷層參數(shù)的精準(zhǔn)測(cè)算，調(diào)整支架支護(hù)角度，實(shí)現(xiàn)過斷層采煤。3312 工作面開采過TF-1 斷層時(shí)，需要調(diào)整的液壓支架是41#～76#，調(diào)整時(shí)重點(diǎn)關(guān)注液壓支架的底座是否按照起始3°坡度并且排布趨勢(shì)與工作面底板走向相同。具體過斷層坡度調(diào)整示意圖如圖1。

① 頂?shù)墩{(diào)整流程。設(shè)定距離斷層約7～10 m 的點(diǎn)為變坡點(diǎn)1，在該處抬高滾筒，在過斷層后的邊坡點(diǎn)2 降低滾筒，期間滾筒抬高與降低的幅度要過渡緩慢，原則上不超過100 mm，且頂?shù)兜那斑M(jìn)方向要始終保持與頂板的結(jié)構(gòu)相一致。

② 底刀調(diào)整流程。采煤機(jī)在從機(jī)頭向機(jī)尾牽引時(shí)，在距離斷層7～10 m 處的變坡點(diǎn)1，采用2°調(diào)整角，300 mm 抬刀幅度，固定行進(jìn)速度的方式進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)采煤機(jī)反向牽引時(shí)，在變坡點(diǎn)1 處反向調(diào)整。對(duì)于變坡點(diǎn)2，要預(yù)留約300 mm 厚度的底煤，其余采煤機(jī)牽引調(diào)整與變坡點(diǎn)1 處相同。根據(jù)TF-1斷層參數(shù)，在工作面推進(jìn)斜長(zhǎng)約為25～30 m 時(shí)，斷層的斜角和斷層落差也逐漸減小，調(diào)整角度可以變?yōu)?°，液壓支架調(diào)整范圍為81#～97#。

圖1 郭莊煤業(yè)3312 工作面過斷層坡度調(diào)整示意圖

③ 挑頂臥底法工藝實(shí)際上是在工作面過斷層時(shí)，對(duì)上盤采用破頂留底煤、下盤破底留頂煤的方式行進(jìn)，但如果挑頂、破底厚度大于0.5 m 時(shí)，需要在煤層特定位置設(shè)置炮眼，采用震動(dòng)炮配合采煤機(jī)機(jī)組截割通過。該工序重點(diǎn)是炮眼位置，通過對(duì)斷層煤層和巖層特性研究，3313 工作面TF-1 斷層炮眼布置采用間距500 mm，頂眼距頂350 mm，與頂板夾角17°，底眼距底500 mm，與底板夾角24°的布置方案，具體炮眼布置示意圖如圖2。

圖2 3312 工作面過斷層采煤工藝炮眼布置示意圖

3 過斷層工藝保障措施

3312 工作面過斷層期間，由于斷層斜度長(zhǎng)達(dá)60 m 左右，且斷層部分段位的傾角較大，加之?dāng)鄬禹敯鍘r層和煤層較為破碎，很容易出現(xiàn)因液壓支架支護(hù)頂梁與頂板接觸角度不匹配以及有效接觸面積太少，導(dǎo)致巖層或煤層出現(xiàn)片幫，進(jìn)而發(fā)生冒頂事故，因此在過斷層工藝實(shí)施期間，需要做好保障措施，保證斷層工作面的安全穩(wěn)定。

（1）預(yù)防周期來壓的影響。首先一定要做好斷層區(qū)礦壓的觀測(cè)工作，保證礦壓監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)。礦壓觀測(cè)項(xiàng)目主要為支架阻力值、支架活柱下沉量、來壓范圍、3312TF-1 斷層工作面片幫發(fā)生情況以及設(shè)備安全閥門有無出現(xiàn)泄壓情況等。其次端頭支架超前拉架，使其擦頂拉架，防止發(fā)生支架倒架進(jìn)而威脅到工作面安全。另外，在頂板及設(shè)備正常的狀態(tài)下，應(yīng)盡量加快采面推進(jìn)速度，推進(jìn)速度加快可減少煤壁暴露時(shí)間，降低片幫發(fā)生率、礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度及頂板破碎程度。

（2）保證頂板支護(hù)有效性。支架移動(dòng)完成后，要保證初撐力，要關(guān)注支架所在位置的底板情況，如果存在泥化現(xiàn)象或者有泥化的趨勢(shì)，要避免支架鉆底或咬架。當(dāng)工作面遇周期來壓時(shí)，工作面斷層帶要采用手動(dòng)收打護(hù)幫板、超前支護(hù)液壓支架等方式，避免漏矸或者控制漏矸程度。液壓支架的頂梁支護(hù)一定要與頂板走向趨勢(shì)相同，保證支護(hù)效果。

（3）防止倒架、壓死支架。頂?shù)装逶谛逼露芜^渡要平緩，頂?shù)装宀灰粲信_(tái)階，仰俯角不要太大。在TF-1 斷層過渡階段，要嚴(yán)格關(guān)注斷層上盤局部是否有漏頂現(xiàn)象發(fā)生，如果有發(fā)生，則需要及時(shí)采取打護(hù)幫板或者二次移架等方式控制漏頂。當(dāng)液壓支架發(fā)生一定范圍的支護(hù)傾斜時(shí)，可以采取倒拉架并借助側(cè)護(hù)板油缸的方法進(jìn)行調(diào)整。

（4）炮眼鉆孔安全措施。在施工爆破鉆孔時(shí)，需注意觀察工作面頂板及煤幫穩(wěn)定性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有煤壁片幫、頂板冒落危險(xiǎn)時(shí)，需要立即采取支護(hù)措施。當(dāng)斷層對(duì)采煤設(shè)備影響明顯時(shí)，應(yīng)在斷層處布置密集點(diǎn)柱并加密切頂柱，隨時(shí)關(guān)注斷層對(duì)采煤設(shè)備的影響。當(dāng)支架間存在較大錯(cuò)差時(shí)，要在支架間采用籬笆、方木等背頂，防止破碎頂板掉落。

4 應(yīng)用效果分析

3312 工作面斷層TF-1 處采用了以挑頂臥底法為主，調(diào)整割煤高度法為輔，配合震動(dòng)炮截割的過斷層采煤工藝方案，過斷層的效率有了明顯提升。通過震動(dòng)炮截割輔助工藝，大大降低了設(shè)備的損耗。通過TF-1 斷層用時(shí)為9 d，速度約為6～7 m/d，相較于原工藝過斷層2～3 m/d 的速度，效率提升了約一倍，未出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象。

5 結(jié)語

結(jié)合郭莊煤業(yè)3312 工作面地質(zhì)條件以及TF-1斷層實(shí)際地質(zhì)參數(shù)，對(duì)過斷層工藝實(shí)施流程和工藝關(guān)鍵點(diǎn)做了詳細(xì)研究，并從工藝實(shí)施流程角度分析了過斷層工藝存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，提出了對(duì)應(yīng)的預(yù)防和解決措施，保證過斷層工藝的實(shí)施安全有效。