浅谈综采工作面过断层技术实践

杨阳

（汾西矿业 两渡煤业，山西 灵石 031302）

1 工作面概况

双柳煤矿33（4）13工作面位于三采区前进方向的南翼，东邻33（4）01工作面、西邻33（4）15工作面，南部为聚财塔大断层。工作面所采4（3+4）#煤层为山西组下段顶部煤层，该煤层区内稳定，结构中等至复杂，含2～3层厚为0.2 m左右的灰—黑灰色泥岩。该区平均煤层厚度为3.65 m，煤层倾角0°～12°，平均6°。4（3+4）#煤层之上为灰黑色砂质泥岩，厚约14.37 m，含砂不均，夹粉砂岩条带，含植物化石，水平层理较发育，之上为灰色及深灰色细粒砂岩，坚硬，层面含云母及炭屑，局部节理、裂隙发育。煤层顶板局部有一层厚度大约0.3 m的泥岩伪顶。工作面所采3#、4#煤层的煤尘有爆炸性，爆炸指数为38%～40.9%；自燃倾向性等级为Ⅲ类，不易自燃。工作面采用走向长壁后退式一次采全高综合机械化采煤法，由MG400/940-WD型采煤机落煤、装煤，SGZ-880/800型刮板运输机运煤，ZZ6000-20/42型液压支架支护顶板，采用全部垮落法管理采空区顶板。

2 断层概况

33（4）13运巷A55点北80.3 m处揭露（东侧帮）断层，影响范围约7.5 m，A55点北79.5 m处揭露（西侧帮）断层，影响范围约7.5 m，顶板比较破碎，以泥岩为主，底板岩性以砂质泥岩为主。材巷东侧帮在A36点南10.8 m处和西侧帮在A36点南11.6 m揭露断层，影响范围约8.6 m，对巷道的施工影响比较大。该断层巷道揭露范围以砂岩为主，硬度较大，顶板完好。该正断层产状要素为：运巷N173°∠50°H=1.3 m； 材巷：N169°∠68°H=1.7 m，随工作面推进，工作面由该断层的上盘逐渐推进至下盘，断层上盘煤层倾角材、运两巷约为6°上山。

3 过断层方案

3.1 施工前准备工作

（1）为减小工作面推进时断层揭露范围，根据断层产状工作面设计推过断层时以运巷超材巷7 m的状态推过该断层，则工作面每向前推进一刀揭露断层面约为3 m（2架/刀），工作面最大揭露断层面约为48 m（32架），故根据目前工作面实际需提前调整工作面两巷推进度至运巷超材巷7 m。

（2）待材、运两巷顶部开始揭露断层面时，巷道超前支护内顶部铁饼不进行回收，两巷距断层面前后各5 m范围内顶板锚索托盘不进行回收。

3.2 施工方案

方案一：工作面采用挑顶留底降低采高硬过的方式推过该断层，割煤时严格沿顶留底割煤，沿顶割煤时以材运两巷巷道顶板为基准，沿材运两巷巷道顶板坡度推进，约为6°为确保断层段仰斜推进时工作面能够顺利过渡，在距运巷揭露断层面10～12 m范围时，工作面采用留底降采高的方式逐步向前推进，（工作面推进时每刀提高约71mm），工作面最小采高不得底于3.2 m（顶板破碎段最大采高不得超过3.8 m），保证断层段支架接顶严密，支护有效。当岩石坚硬不易截割时，要缩小煤机截割深度与截割高度，采用多次截割方式通过断层岩石段，避免损坏煤机截齿、电机及其它设备。当断层范围扩大，岩石变硬煤机难以截割时，采取放震动炮配合煤机截割的方式通过,炮眼间距1.5 m，炮眼深度1.8～2.0 m，炮眼仰斜呈6°布置于煤壁岩层上部，装药量每眼不得超过0.6 kg，顶眼眼底距离顶板间距不小于300mm，炮土封满填实，必须使用正向装药方式，放炮坚持使用水炮泥，封口长度不得小于0.5 m。爆破时炮眼采用分组装药一次起爆，且每次起爆炮眼数量不超过8个。

方案二：工作面采用留底降低采高的方式沿上盘顶板向前推进，工作面最小采高不得底于2.6 m，随工作面推进若断层面被揭露时，从揭露断层面开始向机尾延伸24个支架提前进行注浆加固下盘三角区煤壁，注浆加固煤壁时注浆眼间距为9 m，仰斜角度根据现场揭露断层面倾角进行调整，保证注浆加固范围为下盘三角区煤壁，依次类推随工作面推进逐渐将煤壁加固范围延伸至机尾推过断层影响范围。

注浆操作方法：

（1）在33(4)13工作面空顶支架附近间选择顶板完好地段每9 m注一个孔（布孔位置根据现场实际情况调整），注浆材料采用煤矿用高分子加固材料。施工钻孔角度及方位可根据现场实际情况进行调整。本次注浆以加固工作面煤壁为主。

（2）注浆时要保证压力大于0.4 MPa以上。

（3）注浆孔采用锚杆钻机打眼，眼深7 m，然后使用风钻将钻孔外2 m的孔径掏至不小于46mm（先用锚杆钻机打眼至7 m，再用锚头钻眼2 m）。

（4）注浆时，注浆孔的前方及其附近严禁站人，以防伤人。

（5）现场作业人员要采取个体防护措施，并佩戴专用手套和眼镜。

（6）工艺流程：打眼→安放设备→接通气源→埋设注浆管与封口器→用高压管连接注射枪和注浆泵→将两根吸管分别插入A组分（淡黄色液体）和B组分（深褐色液体）→开泵注浆→注浆压力(由厂家现场指导)→停泵拆注射枪→冲洗机具→拆卸混合枪和管路。

（7）注浆孔位置及参数根据顶帮裂隙及实际注浆效果可适当进行调整，严禁浪费注浆料。

（8）每孔注浆量根据注浆压力确定，施工时必须严格控制注浆压力，当出现大面积漏浆（漏浆量=泵的注入量）时，即可换孔注浆或停止注浆。

3.3 方案对比

方案一优点是工作面推进平缓，直接以两巷道顶板为基准，工作面容易割通，端头处不会留下台阶式顶板，但是缺点是工作面需截割顶板的砂岩，对于机电设备维护工作加大，设备容易损坏，截齿消耗量增大，截割进度缓慢；二方案二的优点是工作面沿上盘顶板推进，截割层位好确定，且不用截割顶板砂岩，设备的维护量小，配件消耗量小，同时工作面沿煤层截割，煤炭损失量小，缺点是工作面由上盘推进至下盘时，由于断面线附近下盘三角区顶板受断层影响，破碎不稳定容易冒落，但是可以通过注浆方式进行加固。

根据上述两方案比较后，33（4）13综采工作面选择方案二采用沿上盘顶板降低采高通过断层的方案。

4 结语

33（4）13工作面通过采用留底降低采高的方式沿上盘顶板向前推进，工作面利用4天时间通过该断层，在过断层期间，工作面顶板支护良好，没有发生顶板事故。证实了该工作面采用的过断层方案安全、合理。