浅谈综采工作面过断层的方法与措施

詹洪波

摘 要：本文通过开滦唐山矿某工作面回采的实践，并结合相关理论，分析了回采工作面在遇到断层时出现的困难问题，并制订出了切合实际的回采工作面过断层的方法。

关键词：综采工作面 断层 冒顶

中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0086-01

该矿井地质构造复杂，褶曲、断层等均较发育，给采矿工程带来很大的困难，造成工作面布置困难，煤炭回采率降低，吨煤成本增加，成为了影响矿井生产的主要地质因素。因此，根据断层参数确定合理的过断层工艺，能有效地控制工作面内设备的工作状态，从而保证工作面正常生产。

1 工作面概况

该工作面位于-950集中轨道山右侧，工作面走向长度1200 m，工作面长度195 m，煤层倾角12°～20°。煤层走向变化较大，根据实际资料分析，预计对回采有影响的断层有4条，都为走向正断层，其中有3条落差在4米以上，对回采的影响较为明显，必须选择合适的过断层的方法。

2 确定过断层方案

（1）断层落差小于0.5 m时，将底板坡度基本取齐的方法，以便铺设运输机和通过采煤机。这种方法简单方便，但在底板却留下了三角煤，增加煤损。为了提高回收率，在不影响安全和设备正常运转的情况下，也可不留顶底煤，此时工作面成台阶状。为了保持运输机的平直，可以在断层处垫以木料和矸石。

（2）断层落差大于煤层厚度和支架最小支撑高度之差时，可用采煤机截割顶底板岩石通过断层，当顶底板岩石岩层坚硬、采煤机割不动时，则可采用放震动炮的方法挑顶和下切硬过断层。

（3）断层落差太大，采用挑顶起底的方法采煤机不能通过，且运输机也不易辅设时，可采取增开中间巷道的办法，利用中间巷道，既可以运输上部工作面的煤炭，又可以作安全出口。[1]

通过对该工作面现场实际地质情况进行分析，针对三条落差大于4 m的断层的性质、角度和影响范围，如选用第二种方法过断层，既能保证工作面的正常回采，又保证了生产成本最低，所以选用第二种方法过断层为最优方案。

3 硬过断层提出的技术难题

由于这三条断层落差大，顶板极其破碎，对回采的影响很大，给硬过断层提出了三大技术难题。

（1）由于采面煤层平均厚4 m，当采高超过3.5 m以后，片帮对顶板控制的影响不可忽视，而且顶板非常破碎，一旦发生大面积片帮，很容易引发冒顶事故。因此，对破碎顶板的控制是成功过断层的关键。

（2）由于本工作面选用的是ZY6400-21/45型支撑掩护式大采高支架其适应坡度一般在15°以下。该采面受断层的影响，断层带及以上坡度增大至20°以上。在如此复杂的条件下，如何保证支架的最佳支护状态，防止挤架、咬架，是保证成功硬过断层的重要基础。

4 主要技术措施

4.1 顶板管理

（1）过断层时采面顶板的层位控制。由于断层下盘顶板很破碎且落差大，因此不能沿下盘顶板回采。采取采煤机割煤时将断层揭露的断层上盘的板尖子割平。破上盘顶板和下盘底板回采的方式：上盘破顶板岩石最大厚度为2.8 m，长约15 m；下盘破底板最大厚度为2.0 m，托顶煤最厚处为2.5 m，长约7.5 m。

注意事项：

一是加强顶板压力监控，通过矿用数字压力表及时监测支架的初撑力和工作阻力，进行动态分析，掌握顶板应力规律。另外两巷超前支护区，用阻力检测仪测压（即测压枪测压），量取单体柱的初撑力和工作阻力。[2]

二是采煤机割煤时将断层揭露的断层上盘的板尖子割平，确保支架不出现较大错茬，在破顶底板矸子需要响震动炮时使用风锤打眼，眼深2.5 m，眼距0.75 m，每眼装药1200 g，当破板厚度小于1.0 m时打单排眼，当破板厚度大于1.0 m时打双排眼，三花眼布置。

三是采取联网、打水锚杆等方式托顶煤和防止煤壁片帮。联网时金属网搭接不小于500 mm，网间连接使用双排扣，双丝双扣，排、扣距均为200 mm；打液冲锚杆时沿煤层布置三花眼，顶锚杆距顶板300 mm，排距750 mm。锚杆间距500 mm。平行煤层顶板垂直煤壁打入。如还不能控制，则加补煤壁固化剂的方式进行煤壁加固。钻孔布置为：眼距5 m，眼深5 m，眼与煤壁成30°夹角倾斜向上打入。

（2）降低断层带采高。为了防止过断层时发生大面积片帮引起冒顶事故，采面上部断层带及以上采高降低至2.8～3.2 m。

（3）及时拉架。采面煤墙片帮宽度超过400 mm处，无论是否在断层带，必须提前拉超前架。在不能拉超前架的地方，追采煤机前滚筒移架。

4.2 加强支架稳定性

（1）安装防倒千斤顶。从采面机尾开始，每架安装一套防倒千斤顶装置。在拉架时收紧防倒千斤顶，减少支架向下偏移。

（2）及时调架。在断层带及以上备用单体柱，配合使用防倒千斤顶、侧护板进行调架，保证支架处于合理的支护状态。

（3）保持正确伪倾斜，使输送机上下滑移量相互抵消，支架必须始终垂直输送机，并及时使用侧护板或单体柱对支架调整。[3]

4.3 处理冒顶安全技术措施

通过断层时，由于顶板破碎，顶板压力大，虽然采取了多种方法进行控顶，但还是会有发生流矸冒顶现象的可能。工作面发生冒顶时，要及时闭锁面溜，待顶板冒落稳定后，再采取措施进行处理。如冒顶范围较小时，可直接沿煤壁挤板，从冒落上侧不少于3 m处加板向下挤着做，帮柱柱顶朝向老塘侧扎角70～85°。如果冒顶范围较大时，由冒高地点的上方顶板完好支架上一组开始向冒高地点处理，处理时要由上向下逐架进行，每组支架先用打两块3.0 m方木打牢托板，然后在抽冒较严重的地点采取做人工假顶的方法护顶，接顶厚度不小 0.5 m，并在其板下打好顺煤壁托板。

5 结语

该采面所揭露的断层很特殊，不仅落差大、顶板破碎，而且影响范围大。通过本以上综合措施应用到现场以后，使顶板得到很好控制，大大减少了断裂带冒顶事故的发生，确保了采面安全生产，提高了资源回收率，减少了储量损失。

参考文献

[1] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1998.

[2] 杨剑山，贺启录.综采工作面过落差7m走向断层技术研究及应用[J].平顶山：中州煤炭报，2007.

[3] 唐德龙.综采过断层工作面形态控制原则研究[J].现代矿业，2009.endprint