综采工作面旋转调面过断层的技术措施

袁晓凡

（霍州煤电集团有限责任公司 团柏煤矿，山西 临汾 031400）

受断层构造影响，综采工作面煤层及顶板岩层整体性被破坏，从而导致断层附近工作面顶板破碎、煤壁边帮严重，加大了端面空顶距，不仅影响着工作面移架、推溜、采煤机割煤等，增加了工作面回采难度，而且很容易引发重大煤矿安全事故。所以综采工作面在过断层期间，必须分析过断层时主要存在的技术难题，根据实际情况采取有效的回采工艺及安全技术措施。

1 工作面概述

霍州煤电集团有限责任公司团柏煤矿位于霍州市白龙镇陈村，距离县城约4.5 km的汾河西岸，井田呈不规则多边形，东西长约9.8 km，南北宽约4.1 km，井田面积 33.8372 km2。井田开采1、2、6、7、9、10、11号煤层，开采标高为+110 m～+590 m。矿井设计生产能力为2.1 Mt/a。矿井分两个水平开采，443水平开采1号、2号煤层， 现已停采；+400水平开采10、11号煤层。

310工作面位于+400水平三采区东翼，工作面以东为308工作面，以南为+400水平大巷，以西为三采区大巷，以北为实煤区。工作面回采煤层为10号煤层，平均厚度为2.65 m，工作面设计走向长度为1200 m，倾向长度为200 m，采用综合机械化走向长壁采煤方法。310工作面无伪顶，直接顶主要以泥岩为主，厚度为4.7 m，直接底以砂质泥岩为主，厚度为7.2 m。

根据团柏煤矿地测科提供资料显示，工作面回采至610 m处将揭露一条正断层F6，断层从回风顺槽610 m处揭露，从运输顺槽650 m出贯通，最大落差为2.4 m，最小落差为2.1 m，倾角为50°，见图1。对工作面回采产生很大影响，通过研究决定仰斜开采过F6断层。

图1 团柏煤矿三采区310工作面F6断层剖面

2 过断层主要存在的技术难题

1）由于310工作面F6断层从回风顺槽侧预先揭露，比运顺槽侧超前40 m，断层走向与工作面成11°夹角，按正规循环作业时工作面从机尾逐渐往机头方向揭露断层，当机尾揭露断层时，整个工作面立即采用仰斜回采时，加大工作面机头段煤柱损失，若机尾段采用仰斜回采，机头段采用沿煤层平行回采时，加大了仰斜与平行回采交界处支架，管理难度，同时不利于顶板管理。

2）在采用仰斜回采时，仰采角度及仰采距离直接关系着破岩量及煤柱损失量，同时仰采时需破顶板岩层，而310工作面直接顶主要以炭质泥岩为主，该岩层极不稳定，受构造应力、回采压力的影响，工作面在破顶岩仰采时顶板很容易发生破碎、冒顶、大面积垮落等事故，仅采用液压支架带压擦顶进行支护，效果差。

3 安全过F6断层技术措施

团柏煤矿310工作面在过F6断层时，为了减少工作面煤柱损失及破岩量，在过断层前决定对工作面进行旋转调整，保证工作面倾向与断层走向一致，同时为了保证仰斜回采时顶板安全，在仰斜回采期间对断层带附近破碎顶板采取“注浆+超前加长锚杆”联合支护。

3.1 工作面旋转调面

（1）当工作面机尾段回采至590 m处支架推移到位后，工作面停止正规循环作业，进行旋转调面，此时工作面机头段距断层F6距离为60 m。

（2）旋转调面时以机尾段108#支架为旋转中心（工作面共计112架支架，首尾各2架端头支架），采用等分法旋转工作面，由于工作面稳装107架支架，每架支架宽度为1.75 m，而刮板输送机最大弯曲角度为1.2°，刮板输送机允许弯曲范围内长度L=0.75/sin1.2=37.5 m（0.75-采煤机切割深度），每个等分内支架数量N=37.5/1.75=21架，所以整个工作面可等分数m=107/21=5。

（3）310工作面采用五等分旋转时，等分点分别为24架、45架、66架、87架、108架，采用“短刀割煤4刀，长刀煤五刀”的方法进行回采。

（4）首先将采煤机移位至24#支架并斜切进刀割煤至3#支架，然后空刀返回至42#支架，并及时推移3#～24#支架间刮板输送机，然后再从45#支架斜切进刀割煤至3#支架，到位后再空刀返回至66#支架并推移3#～45#支架间刮板输送机，依次类推直至整个工作面一个循环割煤完成，见图2。

（5）第一个循环割煤后进行第二循环割煤且割煤方式相同，由于310工作面旋转距离为40 m，每个循环旋转距离为5×0.75=3.75 m，所以整个工作面旋转到位需割煤11刀。

图2 团柏煤矿310工作面等分法旋转回采割煤进刀方式

3.2 仰斜回采顶板联合支护技术

（1）当工作面旋转到位后开始仰斜回采，仰斜角度为7°，为保证仰采期间顶板稳定，对顶板进行注浆及加长超前锚杆支护。

（2）首先在工作面顶板施工一排注浆钻孔，钻孔间距为3.0 m，钻孔深度为8.0 m，钻孔与工作面成7°仰角布置，见图3。

图3 团柏煤矿310工作面注浆、超前锚杆支护剖面

（3）采用高压注浆泵向钻孔注射速马丽散混合液，在注射过程中必须保证注浆压力不得低于6 MPa，注浆过程中发现煤岩体有浆液渗出时停止注浆，并及时进行封孔处理。

（4）待工作面注浆2 h后，在工作面顶板以7°仰角施工一排超前支护钻孔，钻孔间距为1.5 m，钻孔深度为3.5 m，钻孔直径为28 mm，见图3。

（5）在钻孔内依次填装锚固剂及支护材料，每个钻孔填装两支锚固剂，即一支MSK23/60型，一支MSKC23/35型；支护材料为长度3.0 m，直径22 mm加长左旋螺纹钢锚杆。

（6）工作面超前锚杆支护施工完后，开始以7°仰角进行回采，回采过程中必须带压擦顶移架。

（7）当工作面回采2.0 m后及时补打第二排超前加长锚杆支护，相邻两排支护交错布置，且叠加距离为1.0 m，见图3；当工作面回采8.0 m后施工第二排注浆钻孔并进行注浆，直至工作面过完断层。

（8）310工作面过断层后沿下盘煤层顶底板平行回采时，需再次旋转调面，确保工作面正规作业，旋转调面施工工艺与过断层前相同。

4 结语

霍州煤电集团有限责任公司团柏煤矿三采区310工作面在过F6断层期间，通过技术研究，采取等分旋转法进行调面，减少了工作面过断层时破岩量，提高了三角煤柱回收率，同时采取“注浆+加长超前锚杆”联合支护方式对断层破碎带顶板进行维护，提高了仰采期间顶板安全稳定，保证了回采安全，取得了显著成效。