31017 工作面過斷層技術(shù)應(yīng)用研究

郭 鵬

（晉能控股集團(tuán)鐵峰煤業(yè)有限公司，山西 朔州 037200）

1 工程概況

1.1 斷層情況

K14 斷層位于31017 工作面自回采里程190 m延伸至回采里程270 m 處，影響范圍約80 m，根據(jù)消突鉆孔數(shù)據(jù)顯示該斷層自31017 回風(fēng)順槽向工作面延伸，長度約40.5 m，最大落差4 m，對(duì)工作面的回采有較大的影響。（不排除因鉆孔誤差，導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果不準(zhǔn)確，不排除斷層貫通工作面可能）。其具體情況，如表1 和圖1 所示。

圖1 31017 回風(fēng)順槽K14 斷層段巷道揭露剖面圖

表1 工作面揭露斷層情況表

1.2 工作面煤層及頂?shù)装迩闆r

31017 工作面煤層及頂?shù)装迩闆r，如表2 和表3所示。

表2 工作面煤層情況匯總表

2 31017 工作面過斷層方法

由于斷層落差為4 m，小于采高且31017 工作面受斷層影響的區(qū)域內(nèi)頂?shù)装鍘r性相同，都為泥質(zhì)粉砂巖，水平層理，巖石完整度高，因此31017 工作面在過此斷層期間可以通過采煤機(jī)直接破巖的方式進(jìn)行推進(jìn)[1-2]。

2.1 加強(qiáng)超前支護(hù)

在回采里程190～270 m 段，利用頂板支護(hù)錨索架設(shè)工字鋼梁，接頂處使用半圓木背緊，張拉錨索貼頂，單體柱打設(shè)于工字鋼下方，采用以上方式對(duì)31017 回風(fēng)順槽頂板超前支護(hù)段頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，確保頂板安全。

2.2 造假頂過渡

在31017 回風(fēng)順槽190～200 m 處煤壁側(cè)肩窩頂板漏空，利用原有巷道內(nèi)錨索支護(hù)外露段套短節(jié)錨索，并連接固定工字鋼梁形成錨索吊梁，自吊梁至頂部逐層十字交叉搭設(shè)木垛，接頂處使用木楔背緊背實(shí)，確保接頂嚴(yán)實(shí)后，張拉錨索進(jìn)行緊固，形成假頂，假頂高度與工作面頂板形成緩臺(tái)階狀，確保工作面支架可以接頂平穩(wěn)向下過渡。當(dāng)該段進(jìn)入超前支護(hù)段后，將單體柱打設(shè)在工字鋼吊梁下方，形成工字鋼抬棚，對(duì)超前支護(hù)段進(jìn)行支護(hù)，對(duì)支設(shè)單體液壓支柱掛防倒繩，拴軟連接防倒繩整體固定，進(jìn)行二次防倒。其示意圖，如圖2 所示。

圖2 錨索吊梁假頂示意圖

2.3 局部爆破破巖

因斷層局部段頂板巖性較硬，厚度達(dá)2.5 m，采煤機(jī)截齒及齒套損壞嚴(yán)重，嚴(yán)重影響回采進(jìn)度，為保證設(shè)備完好及推進(jìn)速度，采用人工打眼、放松動(dòng)炮進(jìn)行破巖，采煤機(jī)截割通過的方式進(jìn)行回采。

在距頂板0.5 m 打眼（于支架護(hù)幫板中心位置），雙排眼布置，眼距1.5 m，排距0.8 m，每炮眼孔深1.5 m，裝藥量600 g；根據(jù)矸石分布范圍情況布置炮眼數(shù)量。

松動(dòng)時(shí)采用YT-28 氣腿式鑿巖機(jī)打眼，1.5 m 長六棱中空釬桿，Φ42 mm 型鉆頭，風(fēng)管、水管等。炸藥采用安全等級(jí)三級(jí)的乳化炸藥，其直徑為Φ27 mm×300 mm，質(zhì)量為300 g，毫秒延期電雷管引爆，MFB-200型起爆器起爆。

3 過斷層安全技術(shù)措施

3.1 支架與設(shè)備管理措施

1）在斷層影響的范圍內(nèi)，煤層厚度降低，為了能夠順利通過，必須對(duì)采煤機(jī)采高調(diào)整，進(jìn)行調(diào)整，確保工作面采高維持在4.2～4.5 m 的范圍內(nèi)；

2）支架必須接頂嚴(yán)實(shí)，伸縮梁上方空頂高度超過300 mm 時(shí)，必須用圓木背實(shí)，防止漏頂事故發(fā)生；如果頂板破碎掉頂，必須及時(shí)在支架頂上背木料接頂；掉頂嚴(yán)重時(shí)，必須在該段工作面支架頂梁上鋪單層木背板護(hù)頂，必要時(shí)打設(shè)鋼針+半圓木背頂接嚴(yán)。背頂時(shí)作業(yè)人員站在所掉頂支架的上行方向作業(yè)。頂板破損極嚴(yán)重，造成頂板冒落較高時(shí)，需對(duì)冒落區(qū)域補(bǔ)設(shè)錨網(wǎng)索支護(hù)對(duì)頂板進(jìn)行加固，隨后采取架設(shè)木垛方式過斷層[3-5]。

3）必須嚴(yán)格執(zhí)行追機(jī)移架和帶壓擦頂移架，少降快拉，支架移到位升起后必須持續(xù)供液3～5 s，確保支架對(duì)頂板的支撐要求達(dá)到額定初撐力，減少頂板下沉量。在頂板壓力大，帶壓移架有困難時(shí)必須打單體柱輔助移架，單體柱必須用防倒繩系牢在支架上，同時(shí)單體柱不得打在刮板輸送機(jī)上。在拉架時(shí)保證斷層區(qū)域液壓支架根據(jù)斷層走勢頂梁呈階梯狀下降，側(cè)護(hù)板高低差不得超過整個(gè)側(cè)護(hù)板的2/3，防止擠架咬架。

4）在回采過程中要按照實(shí)際情形，逐步調(diào)整采煤機(jī)臥底量，保證工作面頂?shù)装宓钠秸?。過構(gòu)造帶后，工作面刮板及支架整體呈7°俯采方式緩慢進(jìn)入斷層上盤，當(dāng)支架能夠順利接頂，隨后恢復(fù)原有煤層坡度，沿煤層頂板回采，

5）斷層處會(huì)造成局部圍巖強(qiáng)度降低，承受能力減弱，很容易發(fā)生片幫頂板掉落等現(xiàn)象，在構(gòu)造影響段和頂板破碎段采煤機(jī)司機(jī)要根據(jù)移架速度控制好采煤機(jī)速度，必要時(shí)可停機(jī)等待拉架，支架工需及時(shí)護(hù)幫護(hù)頂，減少控頂距及空頂時(shí)間。

3.2 頂板安全管理措施

在工作面斷層揭露前10 m，如遇頂板破碎或者片幫嚴(yán)重時(shí)，可以采取在回采側(cè)巷幫或者工作面煤壁提前加注瑪麗散，用來固化頂板和煤壁，增加其強(qiáng)度，以此預(yù)防大面積漏頂和片幫，從而極大減小了斷層對(duì)頂板及煤幫的影響；加強(qiáng)上、下出口的維護(hù)，發(fā)現(xiàn)斷梁折柱、失效支柱，及時(shí)更換，保證上下出口安全暢通。工作面過斷層期間工作面及安全出口應(yīng)保持暢通無阻，上下安全出口高度不低于1.8 m，寬度不小0.8 m[6-8]。

3.3 防災(zāi)害技術(shù)管理措施

加強(qiáng)過斷層期間監(jiān)測監(jiān)控，如果發(fā)生大范圍壓力突然升高的情況，必須立即停止作業(yè)，提升支護(hù)強(qiáng)度；過斷層期間需加強(qiáng)對(duì)假頂肩窩處的瓦斯?jié)舛纫约皵鄬訋У墓ぷ髅嫱咚節(jié)舛葯z測，局部高冒區(qū)瓦斯?jié)舛容^高時(shí)需及時(shí)使用高壓風(fēng)管機(jī)風(fēng)簾等措施稀釋瓦斯?jié)舛?，發(fā)現(xiàn)任何威脅征兆時(shí)，必須立即停止作業(yè)[9-10]。

4 煤質(zhì)管理

4.1 含矸率控制

加強(qiáng)工作面回采期間的頂板控制，支架初撐力達(dá)到要求，防止冒頂溜矸，盡量減少矸石來源；工作面拉架時(shí)采用及時(shí)移架方式，漏頂嚴(yán)重時(shí)采用超前支護(hù)方式，防止頂板掉渣；及移架推溜要及時(shí)，支架要接頂嚴(yán)密，防止架前漏矸，加強(qiáng)頂板管理；做好采空區(qū)的管理工作，避免矸石的混入。

4.2 雜物控制

回采過程中，必須將雜物（網(wǎng)片、背板、木料、棉紗、塑料袋、舊膠管、油桶、繩皮等）清理干凈，材料、設(shè)備及時(shí)整理回收，絕不能進(jìn)入運(yùn)煤系統(tǒng)；檢修中剩余的各種物品也必須統(tǒng)一整理和回收，絕不能進(jìn)入運(yùn)煤系統(tǒng)中；做好檢查工作，如果在刮板和皮帶上發(fā)現(xiàn)大塊矸石和雜物要及時(shí)停止設(shè)備，進(jìn)行清理，清理干凈后方可運(yùn)行；井下要保證足夠數(shù)量的的垃圾箱，井下人員要把殘留下的垃圾統(tǒng)一放到垃圾箱并定期進(jìn)行清理，不得隨意丟棄至運(yùn)煤系統(tǒng)中。

5 應(yīng)用效果分析

在采用以上方法后，通過受過斷層影響區(qū)域耗時(shí)25 天，極大的提高了通過時(shí)間，而且過在過斷層回采期間，未出現(xiàn)支架傾倒、頂板冒落等大的安全問題，僅在局部范圍內(nèi)煤壁出現(xiàn)小范圍片幫（片幫深度在0.3 m以內(nèi)），這說明效果良好。

6 結(jié)語

超前支護(hù)段對(duì)頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，可以很好的改善圍巖狀況，有效減少了頂板破碎和煤壁片幫的可能性；造假頂侯假頂高度可以高度與工作面頂板形成緩臺(tái)階狀，確保工作面支架可以接頂平穩(wěn)向下過渡；局部爆破破巖確保了設(shè)備完好及推進(jìn)速度；煤質(zhì)管理從源頭上降低了矸石和雜物的含有率，保證了煤炭的純度。通過以上方法和措施，工作面安全、順利的通過了斷層，為礦井類似情況提供了參考。