综采工作面掘送探巷过大断层技术研究

杨海明

(西山煤电(集团)公司杜儿坪矿，山西 太原 030022)

·试验研究·

综采工作面掘送探巷过大断层技术研究

杨海明

(西山煤电(集团)公司杜儿坪矿，山西 太原 030022)

高产高效矿井是当今现代化煤矿的发展方向。高产高效矿井必须保证工作面安全、连续、稳定生产。然而，综采工作面通过与倾向近乎一致的断层时，经常发生产量骤降，甚至冒顶、停产的问题，严重制约高产高效矿井建设。为了解决这一难题，杜儿坪矿在68303工作面研究采用沿断层走向掘送探巷过大断层技术，使该矿在安全生产、衔接接替、产量任务、经营管理等方面取得了实效。

综采工作面;过大断层;掘送探巷;实效

1 工作面概况

68303工作面位于西山煤电(集团)公司杜儿坪矿北三8#煤盘区，回采8#煤层，采用倾斜长壁后退式综合机械化采煤方法。工作面可采走向长度1 058 m，倾向长 240 m，煤层厚度 5．2 m，储量 183．5 万 t。工作面直接顶为3 m厚的L1石灰岩，采用全部垮落法管理顶板。工作面采用MG500/1140－GWD采煤机、SGZ－900/1050运输机、ZY6000－24/50掩护式支架163架，总功率为3 825 kW，为杜儿坪矿高效综采工作面。工作面煤层倾角1°～14°，平均倾角8°，尤以大断层附近煤层倾角较大。工作面共揭露断层21条，全部为正断层，落差在 0．5 ～3．0 m，其中 F3、F14落差3．0 m，走向近乎一致，在工作面内可能连接成为一条断层。由于2条断层落差较大且走向与2巷走向近似垂直，将会对回采造成极大影响。所以，研究制定过大断层的技术方案对矿井的安全生产起着决定性的作用。

2 技术方案比较

综采工作面通过落差接近或小于采高的断层的方法一般有:平推硬过直接通过法、掘送断层探空巷法、掘送新切眼搬家倒面法等。68303工作面两巷揭露断层落差为3 m，小于工作面采高，但断层延伸至工作面内部状不明，为此提出了以下三个技术方案进行比较:

1)方案一，工作面直接推进通过大断层。

这个方案要求工作面提前将采高调整至支架一定支撑高度，然后再采取对断层上盘打眼放炮配合采煤机割装松散岩石的方式通过大断层。由于68303工作面直接顶为石灰岩，打眼的时间较长，大大增加了过断层的正规循环时间，推进速度较慢，产量减少，煤质下降;再加上断层附近顶板破碎，节理比较发育，极易造成大面积冒顶事故。相临68302工作面过3 m断层时采用了平推硬过打眼放炮的方法，结果造成了工作面大面积冒顶事故，停产13天。因此，本方案不可取。

2)方案二，掘送新切眼、倒接通过大断层。

本方案要求提前掘送工作面新切眼，待工作面推进到断层附近时进行铺网收尾。这是一种比较安全的技术方案。但是，240 m长的工作面倒接，预计停产45天，且接替工作面，矿井产量无法保证，直接影响矿井产量。另外，工作面收尾需要投入大量的支护材料，约50万元。设备安拆费，约100万元，倒接时工作面煤柱储量损失60 m，约10万t储量，直接影响矿井的经济效益。因此，本方案也不可取。

3)方案三，掘送断层探巷通过大断层。

提前沿正断层下盘掘送探巷，在揭露断层的同时采用高强度预应力锚杆、锚索支护探巷顶板和两帮，为综采工作面通过断层时做好准备。本方案一方面可以精确探明工作面断层的产状，为综采工作面确定采煤工艺提供依据，为安全生产提供保障;另一方面综采工作面不用搬家倒面，不会影响采煤工作面的接替，保证矿井生产的连续性。综合考虑，方案三为最佳方案。

3 8#煤综采工作面掘送探巷过大断层技术

3．1 68303工作面大断层情况

68303工作面两巷揭露F3、F14 2条落差3 m正断层。F3断层位于正巷390 m处，走向63°，倾向153°，倾角75°。F14 断层位于430 m 处，走向75°，倾向165°，倾角70°。68303工作面平面图见图1。

图1 68303工作面平面图

3．2 断层探巷掘进

1)工程量及揭露断层情况。

断层探巷设计长度240 m，实际施工长度为265 m。大致可分为 AB段38 m、BD段39 m、DE段39 m、EH段71 m、HI段37 m、IL段41 m六段，如图1所示。

2)施工方式。

断层探巷掘进采用打眼放炮，全断面一次成巷的炮掘施工方法。

3)断面及支护方式。

探巷采用矩形断面，宽高均为2．4 m，采用五花布置锚索支护顶板，锚索采用直径17．8 mm，长度5 m的钢绞线。间距1．4 m，排距1．5 m。两帮采用直径20 mm，长度1．8 m螺纹钢锚杆，距顶0．3 m，间距0．8 m，排距1 m，采帮侧配合 2．0 m ×2．0 m 菱形金属网支护。

3．3 煤体加固

断层探巷掘送完毕后，为进一步探明断层在工作面的延伸情况，采用KHYD75钻机，在断层探巷采空区侧施工直径42 mm、长度20～40 mm的钻孔25个。为了防止采煤工作面揭露断层探巷时大面积滚帮造成冒顶，超前工作面200 m打钻钻孔，使用青岛宇田有限公司生产的固安特煤体加固材料，对工作面侧煤体进行了加固。

3．4 二次支护

断层探巷共265 m，头尾40 m采用木垛支护，中间段165 m采用木头抬棚支护。

探巷中间段先用直径200 mm圆木打设走向木棚，一梁两柱，巷道中心、紧靠下帮各打1根鸭嘴柱子。然后，梁长3 m、棚距为1 m，棚腿长度2．6 m。之后，每3架木棚下增打1架抬棚，抬棚及棚腿紧贴断层面侧打设，一梁三柱支设，棚梁之间必须用耙钉和双股8#铁丝固定牢固。最后，所有木棚棚腿必须使用8#铁丝捆绑并与相邻煤帮的锚杆连接;棚梁与棚腿至少使用2个耙钉固定，以防掉梁倒柱伤人。

探巷内所打设的木垛规格为3 m×3 m(长×宽)，木垛与木垛之间距离不得大于500 mm。垛木垛时，垂直巷道走向的圆木梁的长度必须选取好，保证有效支撑探巷两帮。所有木垛接点在竖直方向上必须重合一致，并用8#双股铁丝捆绑牢固。

3．5 过大断层探巷采煤工艺

根据探巷内揭露断层情况，按落差大小可将巷道分为3段，A ～B(1#～32#支架)落差3．0 m，B ～J(33#～145#支架)落差小于 2 m，J～副巷(145#～163#支架)落差3．0 m，全部采用快速推进通过的方法通过，具体施工工艺如下:

1)工作面回采至距断层探巷20 m处时，必须调整好工作面，将工作面采高降至3．0～3．2 m。回采时工作面正常返刀，将工作面调成一直线，保证工作面机头机尾平行推进。

2)工作面机头机尾平行推进后，断层先从140#左右支架处暴露。根据断层探巷情况，分为4步骤通过此断层:

a)断层从140#支架揭露后，然后使揭露点随回采推进逐步向机头机尾两边同时移动，并且使断层在工作面揭露面积达最小值，以确保回采时工作面顶板能得到有效控制。

b)当工作面平行推进到运输机尾距探巷口10 m时，回采时工作面机头多返刀，将工作面调斜，先通过A～D(1#～50#)断层。

c)待A～D(1#～50#)断层通过后，回采时工作面机尾多返刀，将工作面调正。工作面会在调正前通过J～副巷(135#～163#)断层。

d)通过J～副巷(135#～163#)断层后，工作面平行推进通过D～H(50#～125#)处断层。

3)工作面平行推进过程中揭露断层过渡地段，因断层落差等因素通过断层上盘部分采高可大于3．2 m，但此处支架必须有效支撑顶板，最大采高不得超过4．2 m。

4结论

杜儿坪矿北三8#煤盘区68303工作面沿断层走向掘送探过大断层技术，解决了该矿以往过大断层停产、冒顶的难题，保证了矿井的安全生产，是一种先进的过断层采煤工艺技术。

Research on Passing through Large Fault Technology of Digging and Exploring the Tunnel in Fully M echanized M ining Face

Yang Hai－m ing

High yield and high efficiency mine is development direction of nowadays modern coal mine．High yield and high efficiency mine must ensure work safety，continuous，stable production．However，when the fully mechanized coal mining face passed through the fault with a tendency to almost the same，often occur the problems such as yield drop，even roof fall，stop production and so on，seriously restricted the construction of high production and high efficient mine．In order to solve this problem，in 68303 working face of Du＇erping coal mine along the fault strike dug exploration tunnel and passed through the large fault，so that the mine obtains actual effects in safety production，link replacement，production task，operation management and other．

Fully mechanized mining face;Passing through the large fault;Digging and exploring the tunnel;Actual effect

TD353

A

1672－0652(2012)09－0054－03

2012－07－29

杨海明(1978—)，男，山西太谷人，2010年毕业于山西煤炭管理干部学院，助理工程师，主要从事采、掘技术管理工作(E －mail)yanghaiming1978@163．com