综放工作面过断层方案研究分析

张玉成

（山西汾西矿业集团 柳湾煤矿，山西 孝义 032303）

断层是岩层或岩体顺破裂面发生明显位移的构造。煤矿在生产过程中，断层是影响工作面安全生产的主要因素之一，工作面揭露断层时不仅容易造成顶板局部破碎甚至出现冒顶事故，而且工作面过断层期间推进缓慢，制约矿井高产高效。因此，合理的分析断层的形态，判断断层对生产的影响，并从安全、技术、经济方面综合考虑，制定合理的过断层方案对矿井的安全生产至关重要[1]。

1 工作面概况

柳湾煤矿六盘区61107工作面回采太原组11#煤，工作面前半部10#、11#煤层间距为1.60 m，往北逐渐变为2.24 m，11#煤厚度由4.50 m向北逐渐变薄为4.20 m，平均4.35 m，煤层倾角2°～5°平均3°左右，属近水平稳定煤层。工作面走向长度为1624 m，倾斜长度为180 m，工作面采用长壁式综合机械化低位放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板，选用ZF9600∕17∕28型支撑掩护式液压支架作为基本支架，ZFG9600∕21∕33H支撑掩护式液压支架为排头支架。

表1 61107工作面顶底板情况

2 断层情况

61107工作面掘进时，材巷C34点往北23 m，揭露一正断层（走向N65°，倾向N335°，倾角55°，落差5.7 m），影响范围40 m；运巷C29点往北59 m，揭露一正断层（走向N55°，倾向N325°，倾角62°，落差4.9 m），影响范围80 m；材、运巷断层为同一条断层延伸所致。根据揭露情况显示，工作面煤层从11#煤层断裂至10#煤层，后由10#煤层下山穿层至11#煤层后，沿11#煤层进行掘进，工作面整体影响范围123 m。穿层巷道岩性均为页岩，页岩硬度一般为普氏硬度系数1.5～3，根据钻探情况分析，工作面页岩硬度为普氏硬度系数2。

3 61107 综放工作面过断层方案

3.1 方案一：直接通过

（1）优点：生产组织简单采用直接通过，略去了工作面末采、切眼施工、搬家、安装、初采等工序。

（2）缺点：工作面切割全岩，机电设备维护工作加大，机电设备故障多，采煤机截齿消耗量大。

（3）直接通过生产工艺：

① 工作面遇到断层为页岩，采煤机正常截割，可以正常回采。采高控制在2.3～2.4 m。在采煤机通过断层段，断层段的采高要逐步降为煤机通过为宜，采高与工作面煤层段要缓慢过度，不得留有台阶，要控制好断层段的顶板，发生漏顶要及时进行维护，工作面要备有一定数量的维护材料。

② 如若局部岩石岩性变硬，则采用放震动炮落岩，采煤机扫矸通过。

③ 过断层期间，每班1.5刀，考虑煤机及其它影响，预计两个月通过断层影响140 m。

3.2 方案二：施工二切巷搬家倒面

（1）优点：工作面甩掉全岩，机电设备维护小，机电设备故障少。

（2）缺点：生产组织复杂。工作面需经过末采、切眼施工、搬家、安装、初采等工序，另外损失资源较大，约7万余吨。且在掘进、回收、安装、运输过程中可能存在不安全因素（顶板、机械运输方面），同时增加了材料消耗、机电配件、设备投入等费用。

（3）施工二切眼，工序安排：61107工作面停采前45天，安排掘进队伍进行二切眼掘进。到距断层附近设计停采位置15 m时，61107工作面进行末采，末采结束后进行回收第一切割巷内各设备，将各设备安装到二切眼约需两个月。

3.3 施工二切巷搬家倒面经济分析

（1）61107工作面末采需材料费用16.67万元

首先需对工作面进行调整到与顺槽垂直的方向，使工作面机头、机尾到停采线的距离相等，工作面设计15 m末采距离，需使用材料如下：

① 工作面调整到具备铺金属网条件后开始铺设顶网，前2 m铺单层网，随后铺双层网至停采位置。金属网使用约570卷。

② 当工作面距停采线还有9 m时，开始上钢丝绳。采用直径为15.5mm钢丝绳，共计铺设11根，间距0.8 m。钢丝绳两头至少余5 m以上，两顺槽的钢丝绳固定在煤柱帮锚杆上，锚杆端头固定一个630型连接环，钢丝绳从连接环中穿过并用配套绳卡卡牢。钢丝绳长总计2090 m。

③ 当到停采线后，在机头、机尾处各施工两个宽×高×深=2.5 m×2.5 m×3 m的绞车硐室。

④ 工作面采至距停采线2.7 m时，停止移架，然后再割最后四刀煤，同时在每个支架顶梁上方沿走向方向放置∏梁，每一个支架插两根，互相平行，间距0.75 m。∏梁垂直于煤壁。

（2）末采人工费用约需12万元

（3）开掘第二切割巷材料及人工费用

掘进二切眼长176 m，净宽7.8 m，根据计算产生27.5万元材料费用。另外掘进，铺设小溜子，订道，综掘机装拆回收等工作量产生57万元人工费。故掘进176 m大断面二切眼共计产生84.5万元。

（4）回收，安装工作面费用

61107工作面支架为大阻力支架，搬家时需要对支架分解为2部分，根据计算，61107工作面搬二切眼会产生约76万元人工费，耗时2个月。

（5）开掘第二切巷损失煤量

断层影响范围为预计停采线处至二切眼处，距离为140 m。根据地测科提供的资料算出断层影响范围面积为10738 m2。二切眼至预计停采线段总面积为25200 m2，其中11#煤所占面积为14462 m2，工业储量为88073.5 t，可采储量为74862.4 t。按精煤回收率42%计算，可洗出精煤50713 t。精煤成本为750元/吨，售价为1110元/吨，利润为360元/吨，则回采此段煤可盈利1825.68万元。

根据以上分析61107工作面采用开掘第二切割巷搬迁方案共损失约2014.85万元。

4 结语

综上所述，考虑到施工二切巷搬家倒面的材料消耗、机电配件、设备投入等费用投入较大，损失煤炭资源严重，且在掘进、回收、安装、运输过程中可能存在不安全因素（顶板、机械运输方面）较多，61107综放工作面过断层宜采用直接通过（强推硬过）的方式进行回采，对工作面的安全生产及经济效益都是有利的。

〔1〕王富刚.综放工作面过断层技术研究与实践[J].内蒙古煤炭经济，2014（5）：94+102.