綜放工作面過正斷層安全技術(shù)工藝實(shí)踐

田兆川

（山西高河能源有限公司，山西 長治 047100）

我國煤礦地質(zhì)構(gòu)造廣泛發(fā)育，煤巖層結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)參數(shù)差異較大[1-2]。在現(xiàn)場生產(chǎn)過程中，需結(jié)合具體開采參數(shù)、地質(zhì)構(gòu)造參數(shù)采取不同的技術(shù)工藝，以保證工作面開采安全[3-4]。

1 概況

高河能源W4302 工作面北臨W4301 工作面（已采區(qū)），東接+450 m 水平南翼大巷，西為礦界，南為未采區(qū)。W4302 工作面切眼長325 m，膠帶順槽全長1859 m，回風(fēng)順槽全長1636 m，工作面設(shè)計可采長度1306 m。該工作面開采3 號煤層，均厚5.74 m，埋深383.4～456.8 m，煤層傾角平均5°，煤層松軟，普氏硬度小于1，綜采放頂煤開采，采高3.5 m，放煤高度3.24 m。3 號煤層直接頂為砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，均厚3.1 m；基本頂為粉砂巖、泥巖，均厚25.4 m；直接底為泥巖、砂質(zhì)泥巖，均厚7.8 m；基本底為粉砂巖、細(xì)粒砂巖，均厚12.4 m。高河能源屬于高瓦斯礦井，W4302 工作面經(jīng)抽采后瓦斯含量5.956 5 m3/t，可解析瓦斯含量3.753 7 m3/t，殘存瓦斯含量2.202 8 m3/t。

根據(jù)工作面順槽巷道掘進(jìn)過程中揭露及鉆探情況，回采區(qū)域Fw180 正斷層對工作面影響最大。Fw180 斷層，走向107°，傾向197°，傾角50°，落差2 m，與工作面夾角在52°～73°。工作面內(nèi)斷層分布29.6 m，推進(jìn)方向影響長度為95.3 m。斷層和工作面位置關(guān)系如圖1。

圖1 斷層和工作面位置關(guān)系示意圖（m）

2 安全過斷層技術(shù)工藝

2.1 斷層探測

為及時掌握斷層走向、落差的變化情況，回采過程中對工作面即將揭露斷層區(qū)域進(jìn)行鉆探，如下：

（1）根據(jù)工作面進(jìn)風(fēng)順槽揭露斷層位置，在工作面進(jìn)風(fēng)順槽推進(jìn)至764 m 時，開始在工作面170#～190#架范圍打鉆探測，打鉆位置為距底板往上1.5 m位置正前方打探眼，以0°、-5°、-10°打探眼，探明斷層位置及落差，現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整打孔角度，其中0°鉆孔探測長度為20 m。

（2）探測過程中若發(fā)現(xiàn)斷層落差與預(yù)計有偏差時，應(yīng)根據(jù)探測情況，重新確定斷層參數(shù)，并對工作面狀態(tài)做出相應(yīng)調(diào)整。

（3）進(jìn)入斷層后，隊(duì)組每天安排修巷班人員在已經(jīng)過斷層留底煤區(qū)段隔5 架探一次頂?shù)酌汉穸?，隨時掌握頂?shù)装遄兓闆r，并對工作面進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

2.2 工作面管理

根據(jù)探測的Fw180 斷層落差與走向參數(shù)，過斷層期間采取如下技術(shù)措施：

（1）調(diào)整工作面漂高留底煤

① 工作面以20 架范圍作為1 個留底煤漂高區(qū)域，以14 架為一個過渡區(qū)域朝機(jī)頭方向依次交替揭露并通過Fw180 正斷層。

② 工作面推進(jìn)764 m 時，工作面170#架～190#架開始整體留底煤漂溜，其余支架沿底板推進(jìn)，在割煤時每刀漂高100 mm，直至留底煤厚度達(dá)到2 m，隨后動態(tài)保持留底煤2 m 高度，直至通過180#斷層預(yù)揭露點(diǎn)。170#架～190#架為漂高段，156#架～170#架為過渡段，這兩個區(qū)域必須在保證前部運(yùn)輸機(jī)平緩過渡（前部運(yùn)輸機(jī)起漂后機(jī)頭至機(jī)尾方向理論最大角度6°）的情況下漂高。當(dāng)180#架揭露斷層后，已過斷層區(qū)域完全沿底板推進(jìn)。當(dāng)工作面采高范圍內(nèi)底板出現(xiàn)1 m 以上巖石，采煤機(jī)無法切割時，必須采取爆破方式松動巖石過斷層，使工作面支架與巷道支架都能平緩?fù)ㄟ^Fw180 斷層。

③ 根據(jù)斷層參數(shù)，工作面揭露Fw180 斷層后會以每4 刀煤1 架的速度通過斷層，要求工作面170#～190#已過Fw180 斷層段及時沿底板推進(jìn)，156#～170#架通過斷層揭露點(diǎn)后，未通過區(qū)域在保證底煤厚度的情況下，水平推進(jìn)通過Fw180 斷層。

（2）根據(jù)底煤厚度及時調(diào)整工作面

過斷層期間，通過每天探測的頂?shù)酌汉駭?shù)據(jù)對大溜漂高程度進(jìn)行調(diào)整，保證漂高段順利通過斷層揭露點(diǎn)并沿斷層上盤底板推進(jìn)。

（3）嚴(yán)格控制工作面采高，及時移架不放頂煤

① 過斷層期間，過斷層區(qū)域采高控制在（3.2±0.1）m，非過斷層段保持正常（3.5±0.2）m 采高回采。工作面控制好采高，機(jī)組嚴(yán)禁強(qiáng)行割底板石頭。

② 斷層面附近圍巖破碎，在過斷層區(qū)域應(yīng)及時移架，并加強(qiáng)支架初撐力管理，保證支架及時支護(hù)頂板。

③ 在工作面內(nèi)斷層影響區(qū)域及兩側(cè)5 個支架范圍內(nèi)不放頂煤，保證頂板安全。

2.3 煤壁注漿

（1）鉆孔參數(shù)

由于斷層影響區(qū)域煤壁破碎、片幫，對工作面內(nèi)斷層揭露區(qū)域的煤壁和頂板進(jìn)行注漿加固[5-6]。注漿鉆孔三花布置，上排鉆孔距離底板2.5 m，孔底到頂板，鉆孔仰角根據(jù)頂板厚度調(diào)整；下排鉆孔距底板1.5 m，仰角5°。鉆孔深度均為8 m，直徑均為42 mm，鉆孔間距為8 m。采用ZQS-50/118S 風(fēng)動煤鉆或KZRS31.5-105/380 礦用乳化液鉆機(jī)進(jìn)行施工。

（2）注漿參數(shù)

煤壁注漿采用晉安加固1 號高分子材料，注漿泵采用3ZBQ-9/12 型風(fēng)動注漿泵，進(jìn)氣壓力0.3～0.8 MPa，注漿壓力控制在8～10 MPa。在工作面煤壁注漿時，注漿壓力達(dá)到0.7 MPa 時及停止注漿。

2.4 瓦斯管理

（1）在斷層前后50 m 范圍，按瓦斯一級管理執(zhí)行“測10 采8”，即瓦斯參數(shù)監(jiān)測鉆孔打設(shè)深度為10 m，允許回采8 m。其中，前20 m 執(zhí)行“測10 采6”，即瓦斯參數(shù)監(jiān)測鉆孔打設(shè)深度為10 m，允許回采6 m。瓦斯參數(shù)監(jiān)測鉆孔如圖2。

圖2 瓦斯參數(shù)監(jiān)測鉆孔（m）

（2）進(jìn)入斷層后，沿工作面推進(jìn)方向，每30 m 測定1 次瓦斯含量。在工作面均勻布置3 個鉆孔，并在斷層預(yù)揭露或揭露位置前后15 m 增加2 個瓦斯含量測點(diǎn)。若實(shí)測含量指標(biāo)W≥6 m3/t，則延長附近預(yù)抽鉆孔抽采時間，直至檢驗(yàn)合格。檢驗(yàn)合格后同時在工作面每15 m 布置1 個K1值測定鉆孔，若實(shí)測K1值≥0.4 m2/g·min1/2，在超標(biāo)鉆孔前后15 m 施工90 個瓦斯釋放孔，經(jīng)釋放后，進(jìn)行工作面防突措施效果檢驗(yàn)，直至K1值均低于臨界值。

3 效果分析

回采揭露W4302 工作面推進(jìn)方向受Fw180 斷層影響長度為98 m，與前期探測結(jié)果相差不大，工作面在推進(jìn)764 m 時（提前約32 m）開始調(diào)整工作面做過斷層準(zhǔn)備。通過提前進(jìn)行斷層探測，及時調(diào)整工作面機(jī)采范圍，注漿加固斷層影響區(qū)破碎煤壁及頂板，保證了工作面過斷層期間頂板安全。同時，加強(qiáng)過斷層期間瓦斯管理，未出現(xiàn)瓦斯突然涌出現(xiàn)象，有效控制了工作面瓦斯?jié)舛取９ぷ髅嬲麄€過斷層影響區(qū)歷時50 d，推進(jìn)長度145 m，平均2.9 m/d，實(shí)現(xiàn)了工作面安全高效開采。

4 結(jié)語

對于厚煤層高瓦斯礦井而言，回采工作面過斷層期間不僅存在頂板安全隱患，也存在瓦斯異常涌出風(fēng)險。為保證W4302 工作面過Fw180 正斷層期間的生產(chǎn)安全，通過工作面回采過程中斷層探測、加強(qiáng)工作面支架管理、破碎煤壁及頂板注漿加固、加強(qiáng)斷層影響區(qū)瓦斯管理等綜合技術(shù)手段，為工作面安全開采提供了保障，有效避免了瓦斯超限和頂板冒頂現(xiàn)象。