综采工作面过大断层开采技术研究

朱少刚

摘 要：综采工作面遇10m以上大断层时，考虑到安全、煤质、经济效益等各方面因素，往往采取跳采方式。但朱仙庄煤矿是煤与瓦斯双突矿井，在开采煤层群时，优先选择开采保护层作为防治突出措施，因此，为了避免保护层开采工作面跳采过大断层，造成工作面采空区留有煤柱，保护层开采综采工作面不得不强行推过工作面内10m以上的大断层。朱仙庄矿II1051工作面是矿井10煤层II5采区首采工作面，工作面地质条件复杂，最大断层落差达到12m，通过采取工作面开采前的前期论证、开采时过断层前的组织准备与过断层时的精心组织，工作面顺利推过落差12m米的大断层，取得了良好的社会经济效益。

关键词：保护层开采、综采工作面、过大断层技术

1 工程概述：

II1051工作面位于II5采区一区段，是II5采区首采工作面。II1051工作面走向长达1256m，倾斜长137m，工作面标高-442～-510m，煤层厚度1.5～2.5m，平均煤厚2.5m，工作面地质储量60万吨，可采储量57万吨。煤层倾角为10～ 21°，平均16°，煤层普氏系数 1.13，煤层自燃发火期1～3个月。工作面顶底板情况见表1，

II1051工作面地质构造复杂，工作面在施工风、机巷及切眼过程中共揭露大小断层46条，落差最小为0.6m， 最大为12m。其中F5、F5-3、Ⅱ1051fF2、F5-1四条大断层斜穿工作面外段，Ⅱ1051JF16、F5-2-1、Ⅱ1051JF20三条大断层斜穿工作面里段，对回采影响较大，其余的对回采有一定的影响。断层走向与工作面走向近似垂直，煤层落差是工作面采高的5倍。其中，F5-1断层落差达到12.0m，对生产影响很大。

2 过断层技术：

2.1 过断层方法选择

采煤工作面过断层方法的确定，由于II1051工作面是保护层工作面，通过回采10煤层工作面作为8煤层下保护层开采，保护层工作面不能跳采过大断层，因此，必须必须采取强推硬过的方法强行推过断层，不存在跳采。

根据II1051工作面地质情况，强行推过过断层方法分为破顶板过断层和破底板过断层，方法的选择主要是工作面煤层顶底板岩性确定，考虑现场施工的难易程度，一般都选择岩石较软的地方通过；II1051工作面直接顶普式系数7.0，而直接底普式系数只有3.0，显然顶板要比底板坚硬，同时考虑工作面两巷实际情况，对工作面两巷的施工安全以及实际操作进行比较，最后选择最优方案为工作面破底板过断层。

2.2 工作面主要装备选择：

考虑到工作面过断层的需要，II1051工作面主要设备配置： ZY6800-17/36A型液压支架；MG-550/1380WD型采煤机；SGZ-800/800型刮板输送机；SZZ-830/315型转载机； PLM-2000型破碎机。

①工作面设备选型选用MG-550/1380WD型采煤机，与我矿综放工作面相比，大大提高了采煤机的功率，特别是加大了采煤机截割能力，采煤机截割部功率为达到1000kW， 保证了工作面过断层时能有效切割底板岩石。②选用ZY6800-17/36A型液压支架，支架初撑力为5229kN， 工作阻力6800 kN， 能有效支护顶板；同时为了为适应工作面仰俯采要求，支架伸缩梁行程达到800mm，比综放工作面伸缩梁增加200mm，顶梁侧护板可延伸到顶梁前端，使整个工作面全封闭，能有效防止工作面煤壁片帮。③工作面破碎机选用PLM-2000型，加大了破碎功率，能有效破碎工作面采下的大块矸石。

综采设备经过II1051工作面过大断层实践检验，确认设备选型能够满足综采工作面过大断层要求，II1051工作面过断层期间，综采工作面主要设备未出现较大影响生产现象。

2.3 过断层技术

（1）合理调整工作面甩采角度，减缓断层揭露速度。

由于工作面断层走向不规则，根据现场实际情况，II1051工作面主要斷层多首先在风巷揭露，为了避免大面积揭露断层，造成工作面大面积采全岩，因此采取甩采机尾的方式，使工作面从机尾逐渐揭露断层，减少工作面因过断层对回采工作面的影响。

（2）实行分段卧底，减缓工作面见顶板速度，实现破底回采。

在工作面风巷实行二次抹帽降棚卧底，第一次卧底幅度在0.25m/峒。第二次卧底量逐渐减少，卧底幅度在0.15m/峒。在实际施工中，两次降棚卧底最大时高度达到了4.0m，有效减缓了工作面见顶板的速度，大大降低了现场过断层施工的难度。

（3）吊挂防窜矸网，防止飞矸伤人。

工作面仰采岩石段吊挂防窜矸网，防止飞矸伤人，防矸网上边挂在支架顶梁上，下边搭在电缆槽站板以里，实行煤壁全封闭管理，煤壁片漏时网和支架立柱能够形成一道屏障，能够有效防止片矸和飞矸伤人，确保了现场施工人员的人身安全。

（4）工作面推进时，进入仰采地段时全部采取提刀的方式回采，防止工作面链板机飘车和支架仰角过大，工作面严格控制好抬车幅度，每刀抬车幅度控制在150㎜左右。

（5）带压移架， 降低采高， 控制煤、岩体片帮。

工作面仰采时，支架需逐步爬行调整回采角度， 通过降低工作面采高； 移架时做带压移架， 降低顶板松动对周围煤岩体的破坏， 控制煤、岩体片帮。

3 结语

朱仙庄煤矿地质构造复杂， 煤层赋存变化大且断层较为发育， 对安全生产影响较大。又由于综采工作面为保护层工作面，不能实施跳采，因此，综采工作面安全推过落差10m以上的大断层对整个矿井的生产布局具有重大意义。

参考文献

[1]孙凯，高林海，白艳林.临断层90°旋采巷道围岩变形数值模拟研究[J].煤炭技术. 2015（01）.

[2]李以虎.综采工作面过大落差断层回采方案比选方法[J].科技资讯. 2013（15）.