大采高综采工作面过断层安全回采技术

武晓敏

(重庆城市管理职业学院 工程管理学院，重庆 401331)



大采高综采工作面过断层安全回采技术

武晓敏

(重庆城市管理职业学院 工程管理学院，重庆 401331)

[摘要]针对某矿5308大采高工作面开采受断层影响的问题，对断层分布进行了详细的勘探，明确了断层的位置、产状，并通过控制采高，采用采煤机直接割煤和震动爆破的方式，运用单项割煤回采工艺，直接通过断层。结果表明：通过运用直接过断层的方案，减少了工作面搬家工作量，节约了费用，保证了工作面的连续推进，提高了煤炭资源采出率，并为以后类似条件下大采高工作面安全过断层提供了技术指导。

[关键词]大采高工作面；断层；单项割煤；安全回采

[DOI]10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2015.05.007

[引用格式]武晓敏.大采高综采工作面过断层安全回采技术[J].煤矿开采，2015，20(5)：27-29.

目前国内综采面过断层的常用技术方法主要有调整割煤高度法、跳采法、挑顶挖底法等[1-3]。大采高综采工作面由于采高大，过断层破碎带时有支架实际支护阻力降低、顶板漏矸等情况发生，尤其当断层落差较大时，会加大工作面通过的难度[4-7]。大采高综采面过断层的方法与断层落差、煤层厚度、煤层倾角、支架最小工作高度、断层处岩石硬度以及工作面推进方向等因素有关[8-9]。

5308大采高工作面地质条件复杂，赋存了多个断层。采用重做切眼或是缩短工作面长度的方法在大采高长工作面实施中存在诸多困难，且严重影响大采高工作面的采出效率，因此有必要对复杂地质条件下大采高长工作面过断层工艺进行研究。

1工程概述

5308大采高工作面位于矿井西五盘区西部，盘区大巷以北。地面标高为920.1~1040.8m，井下标高为465~568m，开采3号煤层，煤层平均厚度为5.85m，工作面走向长2489.56m，倾斜长245.36m，煤层倾角2~10°，平均6°；采用一次采全高采煤工艺和全部垮落法处理顶板。

根据探测资料，5308工作面内发育有4条正断层：F108，F96，F93和F87，均揭露在工作面中下部至机尾区域，皆横跨53083巷，且两端尖灭于煤层中。根据勘探及掘进资料，受断层影响，断层两侧20~30m内煤体破碎，伪顶、直接顶变厚，顶板破碎，对工作面回采有一定的影响。断层参数见表1。

2过断层安全技术措施

受断层影响，周围的煤层坡度产生变化，沿工作面推进方向的仰角局部达6°，总体仰角较缓，沿工作面倾向局部角度达10°，平均6.5°，且机头处于高处，机尾处于低处。同时，周围煤体较破碎，煤层结构受到破坏。为了工作面顺利通过断层，现拟定以下过断层时的安全回采技术措施[10-12]。

表1　工作面断层参数

2.1　采高调整

2.1.1工作面调斜

为了让工作面与断层面迎合，减少影响距离和煤壁的片帮，在工作面过断层前需要一定程度的调斜。如F108断层，走向角度为103°，机尾-机头真方位为111°，调斜后真方位应为103~105°，即机尾比机头进度快15~20m左右，并应于断层前5m调整完毕。

2.1.2过断层采高的调整

根据断层的性质、位置、倾向、断距及相关巷道的掘进情况，工作面过断层时应有相应的走向规划，见图1。工作面距断层面一定距离L开始起坡，结合原有的煤层倾角和设备的性能，过断层总仰角不应超过12°。起坡距L计算如下：

(1)

(2)

式中，β为总仰角，≤ 12°；α为煤层倾角，(°)；H为断层落差，m；L为起坡距，m。

图1　工作面过断层规划

断层影响区的采高在起坡前降低至4m左右，起坡过断层期间采高控制在4m内，起坡过程中采用挑顶留底方式推进，断层尖灭处沿煤推进，另一侧沿巷道推进，其中间的支架尽量排齐、排直，控制高度的同时尽量少割矸石。工作面过断层面后，保持采高4m，仰角慢慢变小，当顶板见矸石时开始平坡并沿顶推进，以卧底的方式逐渐恢复采高。

2.2　过断层回采工艺

2.2.1采煤机割煤

5308大采高工作面揭露的断层均发育在工作面的中下部，断层影响区煤体破碎、松软，容易发生冒顶、片帮事故。实践表明，工作面进入断层破碎区进刀时，刮板机弯曲段因煤壁斜切、护帮不平而经常片帮、冒顶。因此，针对此情况提出不在断层区进刀的单向割煤工艺，并将机尾进刀提前至断层影响区以外，其回采工艺如图2所示。

图2　断层影响区单向割煤

从图2可知，工作面过断层揭露矸石时，若采煤机能割动，则采用采煤机慢速破矸通过；若不能，则禁止采煤机强行破矸，应采用爆破工艺破矸，采煤机单向扫矸通过。以断层F108为例，断层单向割煤工艺具体叙述如下：

(1)采煤机在机头正常进刀后由机头向机尾正常割煤，并进入断层影响区或揭露断层，及时移架支护，断层段不推移输送机，断层尖灭处以外15m为弯曲段。

(2)进刀，采煤机从机尾空刀至断层尖灭处沿刮板机自动进刀，随后将刮板机全部推进，采煤机调换滚筒，向机尾割煤，及时支护，不推输送机。

(3)采煤机割煤至机尾后，反空刀，并随推输送机，采煤机运行至85m处自动割煤，并正常割至机头，完成一个循环。

2.2.2松动爆破割矸

当断层矸体局部或整体过硬，或使用采煤机割矸而折损的成本过高时，应采用放炮疏松坚硬岩体，再用采煤机割矸、扫矸的工艺过断层。

放炮-割矸工序为：敲帮问顶—临时支护—打眼—装药—警戒—放炮—采煤机割(扫)矸—拉架—推溜。放炮-割矸工序时应做到或注意以下事项：采煤机停在作业点15m范围内时，必须闭锁采煤机；在每个支架的岩帮前架设一个单体柱，见图3，紧紧护帮贴帮，单体柱采用“带帽、穿鞋”的形式，上部顶在伞檐紧收的护帮板上，帮体破碎时，用两侧的单体柱夹木板围住。

图3　岩帮临时支护断面

炮眼布置方式为两排三花眼，共4排炮眼，眼间距1m，排距0.866m，眼深1.5m。下排眼距底板0.5m，向下75~80°；上排眼距顶板0.8m左右，向上80~85°；中上、中下排眼分别向上、向下1~3°。炮眼布置见图4。

图4　松动爆破炮眼布置

放震动炮后割矸，有利于采煤机的工作和保护，在割矸过程中，截深应控制在0.7m左右，牵引速度不超过4m/min，同时应控制规定的采高、加强喷雾洒水等。放一次震动炮疏松的矸体，一般可以让采煤机割进3刀左右，3刀之后再放震动炮，进入下一个循环。

3过断层期间顶板控制

保证支架的完好状态，使其处于良好的工作状态，不窜液、不漏液。两端头、断层处采高过渡段支架保持良好地接顶，支护好侧护板，防止支架倒架、咬架。泵站的工作压力应达到31.5MPa，支架立柱的初撑力不得低于26MPa。移架时，采用“少降快拉”带压擦顶移架的方式。放震动炮后，如果岩帮片落，要及时移架或伸出伸缩梁支护顶板。煤层段顶板破碎，要留顶煤，但采高不应低于4.5m，如果顶板破碎有掉矸、漏矸现象时，要及时穿板梁控制顶板。

4结论

(1)综合5308大采高工作面探测资料分析，得出强行通过断层的可能性，并制订了相应的技术措施。采用控制采高，工作面调斜，单向割煤，硬矸先震动爆破后采煤机割(扫)矸相结合的方式，顺利通过工作面断层，提出了断层处单向割煤回采工艺。

(2)过断层时，要严格控制采高，保证支架的良好性，加强顶板控制，做好冒顶防护。实践证明：工作面强行通过断层，减少了工作面搬家工作量，节约了费用，保证了工作面连续推进，减少资源浪费，提高了煤炭资源采出率，取得了良好的经济效益，为类似大采高条件下过断层提供依据。

[参考文献]

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[3]刘强,魏秉祥,杨兴廷，等.综采工作面过断层及揭露尾巷层位控制技术[J].煤炭工程,2013，45(9):50-52.

[4]郑学亮.综放工作面过断层技术管理实践[J].煤矿开采，2006，11(6)：55-56.

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[6]张德峰,陈勇.综放工作面过断层顶板活动规律研究与应用[J].中国煤炭，2013,39(4):56-59.

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[12]秦树国.大采高工作面通过断层方法及工艺初探[J].山西科技，2011(5)：81-82.

[责任编辑：邹正立]

Safety Mining Technology of Large-mining-height Full-mechanized Face Mining through Fault

WU Xiao-min

(Engineering Management School，Chongqing City Management College，Chongqing 401331，China)

Abstract：In order to solve the problem of 5308 large-mining-height face mining through a fault，the location and occurrence of fault was confirmed with exploration.By controlling mining height and applying single-direction cutting coal with blasting，the face advanced through the fault.The projection of mining through fault reduced workload of dismantlement and saved cost，ensured continuous mining and improved coal mining ratio，which provided technical instruction for large-mining-height face mining through fault under similar condition.

Keywords：large-mining-height face；fault；single-direction cutting coal；safety mining

[作者简介]武晓敏(1982-)，女，河南濮阳人,讲师,硕士，从事矿井通风、采矿技术、安全等方面教学科研工作。

[收稿日期]2015-01-07

[中图分类号]TD823

[文献标识码]A

[文章编号]1006-6225(2015)05-0027-03