综采工作面过同煤层老巷、过断层技术探讨与经济开釆

摘要：本文对综采工作面同时过断层、过老巷进行了实践研究，解决了断层三角区及老巷内顶板控制、断层及老巷设备管理、优化过断层及老巷方案等一系列生产问题，提高了煤质，减少了断层打放工作量，降低了材料投入费用，提高了生产效率。为类似条件下工作面安全经济开采提供了经验和参考对象。

关键词：过断层；同煤层老巷；外部切眼

1 工作面简介

某矿1905工作面主采9层煤，煤层厚度3.3～4.0m，平均3.6m，煤层倾角26～33°，平均倾角29°，工作面走向长度平均815m，倾斜长度平均244m。工作面采用走向长壁后退式采煤法，自然垮落法管理顶板，综采采煤工艺。

1905回风巷为沿空留巷，使用钢管混凝土墩柱作为巷旁支护材料，柱距1m，使用矸石袋垒砌挡矸墙，帆布封堵防止采空区漏风。工作面放面时预计沿空留巷修复困难，决定留设20m保护煤柱在沿空留巷以下补掘一条回风巷。当巷道掘进362m时揭露正断层，断层落差6m，該断层对应沿空留巷终点位置以里174m处揭露的f2断层。在巷道掘进583m时，与沿空留巷支架保护煤柱宽度减小至15m，巷道围岩压力骤然变大，巷道断面收敛率达到32%，上帮垮帮，巷道迎头向后83m被煤矸充实，无法向前掘进。经比较研究决定退回修复沿空留巷后安装工作面。废弃的补掘回风巷成为老巷，工作面断层贯穿至溜尾，形成工作面同时过老巷及断层的不利局面。

2 工作面应力状态分析

1905工作面推采过程中将同时过老巷、过断层，老巷充实段内因煤矸充实巷道，巷道围岩应力已经释放，故决定对充实段巷道不再修复。但巷道上帮收到垮帮影响，顶板空顶时间长，顶板离层，部分地段顶板破碎，掉顶，在生产时需要提前剥帮维护顶板。沿空留巷内随着推采压力显现明显，同时老巷与断层共同对煤层完成了切割，导致沿空留巷与老巷之间煤柱在断层以里段形成孤岛煤柱。断层切割煤层，使得工作面推采至老巷揭露断层附近时形成高应力三角煤柱。两处高应力煤柱在工作面推采至断层附近时，均表现出片帮震顶频繁，顶板破碎状态，对顶板维护极为不利。

3 施工方案

根据工作面条件，提出三套施工方案：

方案一：采用工作面平推硬过断层、老巷的方法（圖1）。

优点：减少辅助工作量，工作面始终保持向前平推，减少煤炭资源丢失浪费。

缺点：过断层打放工作量大，孤岛煤柱与三角煤柱顶板压力大，顶板维护困难，容易发生漏冒顶事故，工作面推采速度受影响，超前压力始终在工作面前方，对老巷及回风巷支护极为不利。

方案二：采用在推采过老巷充实区后，老巷以上段支架、溜槽撤出，以老巷为回风巷向前推采。在回风巷断层外20m处重新开切眼，切眼方位角与工作面方位角相同，切眼长度30m。提前蹲放支架在切眼内，待工作面推采到与切眼平齐后，与切眼合茬变为一个工作面继续向前推采（图2）。

优点：避免了孤岛煤柱高应力区对生产影响，将该段回风巷作为卸压巷道，减小了老巷内及三角煤柱压力，降低了超前支承压力对断层的影响。在回风巷外开切眼，减少了过断层打放工作量，提高了生产效率。

缺点：丢失浪费一部分煤炭资源，部分支架需要撤除安装，多打一条巷道，对断层附近顶板造成影响，工作面推采过来后顶板管理困难。

方案三：沿回风巷断层以外20m处沿断层走向补掘回风斜巷187m，与工作面贯通，避开断层，断层以上支架、溜槽撤出，在回风斜巷内提前蹲放支架、溜槽，工作面向前推采逐渐延长，直至斜回风巷采完，沿回风巷向前推采（图3）。

优点：完全避免了断层及老巷、孤岛煤柱等应力集中区的影响，提高了工作面生产效率。

缺点：丢失浪费煤炭资源较多，工作面支架、溜槽撤除安装工作量大，尤其是工作面延长时间较多，占用生产时间多。斜回风巷向工作面推采方向掘进，掘进工程量大，斜回风巷掘进期间受超前支承压力影响，容易诱发冲击地压，不安全因素较多。

综合考虑，方案二在经济技术上优于方案一、方案三，决定采用方案二。

4 过断层、过老巷期间采取安全措施

（1）断层上盘挑顶，下盘抬底，顺平顶底板，断层附近采高控制在2.6m～2.8m，断层上行一节，顶板挑开一节，底板抬起一节。

（2）断层岩石段煤机截割困难，采用爆破作业，爆破后及时回采，减少空顶时间。煤机过断层20节后，待断层处拉完超前支架，移溜结束后方可继续动机割煤。

（3）工作面过补掘回风巷分段处理顶板：巷道充实段巷道内不再修复支护，在巷道上帮剥帮维护顶板。剥帮段始终超前工作面3～5m，使用废旧道轨沿倾向支护，废旧工字钢沿走向拖住道轨，使用单体一梁三柱支护工字钢， 顶板不平处使用半圆木穿顶。上帮使用单体配半圆木逼帮，菱形网挡矸。巷道完好段，提前打设超前支护，超前支护长度不小于50m，支设双排单体，当超前支承压力明细，巷道变形严重时，支设三排单体。

（4）老巷内支回柱时，人员不跨越机道，从外部切眼进入老巷。煤机在老巷附近割煤时，严禁人员进入老巷门口施工。

（5）老巷及工作面冒顶处理方法。工作面断层及老巷内冒顶，采用旧道轨或废旧工字钢及半圆木在支架顶梁上方及前方造人工假顶，老巷内及煤壁侧打设单体托住工字钢或道轨。支架始终拉超前架，防止继续冒顶。

（6）过老巷处断层：断层上行至老巷附近时，溜尾爬坡，溜槽挡煤板侧低于煤壁侧，煤机运行至溜尾附近时容易割支架前梁，使料吊垫溜槽挡煤板侧，确保煤机正常割煤。

（7）老巷以上支架溜槽回撤：按照撤面支护要求铺网打设锚带、锚索梁，溜尾抹角开帮，将溜尾下滑，中间溜槽撤除外运，，使用绞车撤除支架。撤除的支架直接运至外切眼，在外切眼内蹲放好。溜尾在切眼以外码放好准备延长。撤除前，溜尾向外提前卧底400mm，增加巷道高度。外切眼与回风巷交叉点处卧底顺平底板，为延长溜尾做好准备。

（8）工作面合面开采：工作面推采过老巷内断层后继续向前推采，与外切眼位置平齐后停止推采，将老巷内支架下滑与工作面支架合茬，加延溜槽，合面后工作面整体向前推采。

（9）[JP2]断层破碎带、老巷与工作面交叉点上帮侧顶板，始终保持铺网向前推采，每推采1.2m打设锚带一排。锚杆间距0.9m，[JP]使用规格为20mm*2000mm锚杆，锚固力不小于130KN。

（10）加强设备管理，尤其过断层期间，顺平顺直运输机，提高打放质量，减少煤机震动，做好断层处支架管路及电缆保护，防止崩坏电缆及管路。

（11）对支架初撑力加强管理，支架超高处使用半圆木穿顶，确保支架接实顶板。拉架时控制好支架状态，不能挤架、歪架。

（12）煤层顶板有一层泥岩，断层上行至老巷附近时，上盘逮顶卧底，下盘卧底撇顶，减少泥岩暴露面积，便于顶板维护。待断层上行至溜尾时，再挑开泥岩顶板，顺平顶板，保持老巷与工作面顶板不能出现错茬。

5 效果分析

1905工作面于2016年4月15日开始揭露断层，至2016年9月27日过断层结束，期间过老巷149m，实现安全生产。期间生产原煤16.53万吨，减少支护材料投入30多万元，减少了矸石产生量3375t，提高了煤质，提高了生产效率，增加了经济效益。

参考文献：

[1]赖宇.综采工作面顶部通过老巷支护技术探讨[J].山东煤炭科技，2013（3）：111112.

[2]朱海峰.薄煤层综采工作面过断层、过老巷技术实践[J].价值工程，2014（25）：140141.

[3]冯德才，庄小伟.大倾角薄煤层综采工作面过断层破碎带技术实践[J].工程技术，2015（12）：7778.

作者简介：张宝义（1970），男，现任新矿内蒙能源长城煤矿副总工程师，主要从事煤矿生产准备，综釆机电管理。