综采工作面过构造技术与应用

摘 要：总结薛湖煤矿2109综采工作面过构造的经验，并陈述了该工作面过构造期间所采取的主要技术工艺，提出了综采工作面过构造时所需解决的关键问题，为将来工作面过构造积累了实践经验。

关键词：综采工作面；冒顶；过构造

1 综采工作面过构造技术

综采工作面过构造的两个关键参数：首先是构造（或断层）上、下盘之间的煤层厚度，其次是综采设备所允许的最小煤层厚度。

一般来说，过构造（或断层）的难易程度与煤层厚度的关系较大，煤层越厚断层越容易过，相反则越困难。而综采设备所允许的最小煤层厚度越小断层越容易过，相反则越困难。

1.1 综采工作面过构造的主要步骤

1.1.1 确定构造（或断层）的产状

根据地质物探资料和工作面风、机巷掘进期间构造（或断层）实际揭露的数据资料，提前预测和掌握构造（或断层）的产状及其延展情况， 并结合工作面过断层时的实际揭露情况及时预测和修订构造（或断层）的产状及其延展方向，是安全快速过构造（或断层）的前提条件。

1.1.2 选择过构造（或断层）的最优方案

综采工作面过构造（或断层）方法有很多， 常采用的方法有以下两种：

（1）调整工作面采高法。即当构造（或断层）上、下盘间的煤层厚度大于综采设备所允许的最小煤层厚度时，可采取超前留顶煤或留底煤的方法降低采高，通常每刀留煤厚度为：100～150mm，过构造（或断层）后逐步见顶见底，恢复正常采高。

（2）挑顶起底法或留顶卧底法。当构造（或断层）上、下盘间的煤层高度小于综采设备所允许的最小煤层厚度时，当围岩较软时，可直接割岩通过；当围岩较硬时，采取放松动炮的方法先破碎围岩，再慢速截割通过。

总之，无论选用哪种方式过构造（或断层），关键是切眼与构造（或断层）面的夹角和层位的控制。关键因素有：

（1）尽可能减小工作面破碎顶板的暴露范围；

（2）无论是挑顶起底法或者是留顶卧底法，均要保证顶板处于良好的支护状态，防止漏顶事故发生；

（3）防止综采工作面内刮板输送机出现陡坡，减少采煤机爬坡的困难，避免出现液压支架歪斜或者顶梁错茬咬架的现象。

1.1.3 煤壁片帮和顶板破碎的控制

在回采过程中，若对工作面地质资料预测不准确或者方案不当，很容易出现之家接顶不实的现象，造成液压支架的顶梁和梁端上方出现顶板离层而破碎，若此时支架在不及时维护，极可能引起端面冒顶事故。煤壁片帮后往往出现梁端距增大的情况，此时极易引起破碎的顶板沿着梁端面滑落下来造成端面及顶部冒顶。因此，综采工作面过构造（或断层）期间煤壁片帮和顶板破碎的控制方案十分关键。

常用的控顶方法如下：

（1）及时支护。煤机割煤后先移支架，后移刮板输送机，移架后及时打开护帮板，防止煤壁片帮。

（2）超前移架。当采面局部片帮达0.8m及以上时，可采取超前移架，防止漏顶。

（3）带压擦顶移架。为了防止冒顶事故的发生，移架时应让立柱有一定的支撑力，保证顶梁紧贴顶板向前移动。移架时要先试探，不能强行移架，防止支架受损。

1.1.4 控制顶、帮的方法

（1）工作面割煤后，在短时间内新暴露的顶板不发生冒落，而在支架卸压移架时可能发生冒落时，常常采用工作面平行挑梁护顶措施。实际操作如下：首先移顶板完整处的支架，同时需在支架的前梁上方，沿煤壁方向敷设1～2根2～4m的半圆木梁，用来支撑附近易冒落的顶板，稳定后再移顶板破碎处的支架。如若顶板破碎较严重控顶困难时，可在半圆木梁上方铺设金属网或木板等。

（2）当工作面顶板随采随落且其冒落面积较大时，又来不及采用以上支护方案时，可以在邻近支架间超前架设垂直于煤壁的半圆木梁护顶。移架时，用半圆木梁将破碎的顶板与采场隔离，减少漏石量。

（3）当煤壁片帮较严重，护帮板难以护帮时，可紧贴煤壁增设一组贴帮半圆木梁支护。

总之，割煤时应坚持少割煤、多移架、快移架，尽量减少采场空顶时间；处理漏顶时，应坚持先控制冒落区两端再处理冒落区中间的原则，必要时可打破正规循环；煤机应停在矸石量大的煤流上方，确保刮板输送机的弯曲度在允许范围内，液压支架的初撑力、架间距、歪斜度、仰俯角等满足要求。

2 技术实践应用

2.1 综采工作面的地质条件

2109工作面煤层厚2.0～2.6m，平均2.4m，煤层结构简单，煤层倾角-4～4°，平均2°，走向长138m，倾斜长780m，面积107640m2，工作面范围内煤层赋存稳定，属简单结构中厚稳定煤层。

地质构造较简单，2109工作面及风、机巷共发育8条断层，在风巷B3点前30m范围内距离切眼124.4米处，发育两条落差0.8m和2.5m的正断层，在机巷J14点前20m范围内距离切眼114.4米处，揭露有一落差2.1m正断层。

2.2 实践过程

2109综采工作面过落差0.8～2.5m的正断层时，超前8～12m时就开始挑顶，超前抬刮板输送机和液压支架底座，这样技能保证到断层面时可降低断层落差1～2m，便于通过断层破碎带。挑顶前需将支架采高控制在2.4～2.8m之间，尽量减少煤机滚筒的挖底量，缓慢抬高刮板输送机。

因风巷断层处巷道较低， 常常造成机尾支架不能正常移架， 影响了工作面的推进度， 因此采用了挑顶的方法增加巷道高度， 为快速通过构造（或断层）创造了良好条件。后期工作面中部揭露出新的断层，落差2～3m，煤层上移，断层揭露处几乎全岩并有向上、下延展的趋势，使得工作面内全岩段逐步增多。

过断层过程中，因受地质沉积条件的影响，断层走向不一致，且倾角、落差变化大， 给措施制定增加了难度。只能根据现场的实际情况，及时补充完善措施方案，及时调整过构造（或断层）的施工工艺，确保爆破松动效果。工程技术部门每天安排专人测绘工作面最新素描图并打探眼探明煤层产状，将分析结果及时反馈给区队。

3 实践应用效果

综合运用了上述过构造（或断层）技术，共回采56m，期间成功控制了顶板，杜绝了过构造（或斷层）期间漏顶和冒顶事故的发生，既保证了综采工作面的安全生产和回采进度，又降低了支护材料的消耗。

参考文献

[1]高山，李生，戴红军.N2705综采工作面断层影响和解决办法[J].煤炭技术，2008，27（10）：48-49.

[2]杨盂达.煤矿地质学[M].北京：煤炭工业出版社，2000：126-127.

[3]李慎举，郭伟勇.综采面直接过断层技术研究[J].煤炭科技，2010（1）：2-3.

[4]刘照辉，刘斌.跳采在综采工作面过断层中的应用[J].煤炭工程，2008（8）：35-36.

作者简介：肖兆欣（1984，11-），男，河南省永城市人，现任神火集团薛湖煤矿副科长。