西铭矿42208工作面过断层工艺探讨

张 辉

（山西焦煤西山煤电集团公司 安全生产监督管理局，山西 太原 030053）

断层是矿井开采中的一种常见地质构造，是指岩层断裂后两侧岩层发生显著位移的断裂构造［1］。在我国，工作面过断层最常见的方法包括：调整采高法、挑顶卧底法、跳采法和综合法等［2］。合理开采方法的选择与煤层赋存条件、断层落差、倾角以及工作面推进方向等多种因素有关，选择合理的开采方法，对保障工作面安全通过断层有着十分重要的作用［3］。西山煤电集团西铭矿42208工作面在推进过程中，遇到一条逆断层F214，贯穿整个工作面，对回采影响很大。本文根据矿井实际情况，提出工作面过断层的安全技术措施，保障工作面正常生产，避免安全事故的发生。

1 工程概况

西山煤电集团西铭矿位于山西省古交市附近，42208工作面主采2#煤层，位于1018水平西十二采区，煤层厚度为1.70～2.20 m，平均厚度为1.85 m，煤层倾角为1°～4°，平均2°，属于近水平煤层，工作面走向长度664 m，倾斜长度197 m，工作面面积为130808 m2。

工作面单轨吊巷位于工作面南侧，长721 m，为矩形断面，断面宽为3.8 m，高为2.8 m，断面面积10.64 m2；顶板采用螺纹钢锚杆、钢带、锚索联合支护，顶板锚杆间排距为0.85 m×1.10 m，锚索按两排花型布置，间排距为4.0 m×2.2 m；巷道两帮采用锚杆支护的形式，按两排花型布置,间排距为1.5 m×1.2 m；皮带巷位于工作面北侧，长715 m，矩形断面，断面宽为3.6 m，高为2.6 m，支护方式与单轨吊巷相同。

在煤层开采过程中，距离切眼约385 m处遇到一条贯穿整个工作面的逆断层，对工作面开采影响很大，断层落差H为5.5～10.0 m，倾角∠为17°～25°（在单轨吊巷附近H=10 m，∠=25°，皮带巷附近H=5.5 m，∠=17°），断层走向为117°，倾向为207°。

2 过断层技术工艺

2.1 过断层方法选择

根据西铭矿42208工作面实际情况，初步拟定过断层采用跳采重新开采眼过断层或者挑顶拉低平推过断层。

综合考虑两种方法的优劣，重新开切眼耗费时间较长，影响工作面正常接续，且浪费断层带内煤炭资源，经济效益差。因此，综采42208工作面过断层采用上盘拉底、下盘挑顶的方式，风钻湿式打眼，一次装药一次爆破的方法通过。若煤层滚帮严重，进行打眼注浆加固顶板和煤帮。

2.2 过断层工艺

工作面距离断层5～8 m时，提前挑顶作业，减少断层落差，挑顶前将工作面采高控制在1.8 m，以减少挑顶工作量，当揭露断层时，及时调整工作面，减少揭露面积。

过断层时先利用爆破松动，然后用采煤机扫矸的方式通过。具体工艺技术如下：

（1）工作面过断层时，采用多工序平行作业，降低耗费时间，提高工作效率，快速通过断层；

（2）如断层岩体强度较低，利用采煤机直接扫矸通过，断层岩体强度较大时，采用打眼震动爆破的方式通过断层；

（3）进行爆破作业时，首先采用高频风钻湿氏打眼，钻孔深度为1.0 m，间排距为0.8 m×0.8 m，最上部钻孔距离顶板0.5 m，钻孔布置与采煤机方向呈80°角，循环进度为0.8 m，炮眼布置见图1。

（4）每次爆破完成后，及时利用破板移架及时支护，破板规格为3.0 m。当发现顶板较为破碎时，应采取铺设金属网的方法加强支护，防止顶板冒落矸石伤人。

（5）爆破工作全部完成后，移动支架，认真检查工作面顶板和煤壁，确认没有问题后，开动采煤机，将矸石扫入运输机，及时移溜。

图1 炮眼布置

具体爆破参数如表1所示。

表1 爆破参数

3.1 两巷超高段假顶安全技术措施

工作面单轨吊巷超高段宽度为3.8 m，长度为30 m，高度为10 m（原设计高度为2.8 m），皮带巷超高段宽度为3.6 m，长度为13 m，高度为5.5 m（原设计高度为2.6 m）。对于超高段的支护，为保障巷道围岩稳定，上部应铺设人工假顶，使巷道高度与原设计方案相同，假顶使用Φ≮180 mm的红松圆木，初步计算单轨吊巷需40层左右，皮带巷需要16层左右。在做人工假顶时应遵守以下安全措施：

（1）严格遵守“敲帮问顶”制定，如发现巷道有离层或者滚帮现象，必须及时处理，保证井下工作人员的安全。

（2）在安设单体液压支柱时，必须保证有三人配合操作，液压支柱必须穿鞋，不能安置在浮煤之上，必须保证支柱升紧，有足够的初撑力，保证支护质量［4］。

（3）巷道维护时，必须制定科学可行的管理方法，现场须有班队干部跟班指挥，统一调度，严格遵守操作规程，避免事故的发生。

（4）采用木垛架设人工假顶时，必须严格接顶，架构假顶后，巷道高度要与原巷道高度一致，避免出现台阶或巷道过低的现象。

3.2 打眼爆破时的安全技术措施

（1）打眼前操作人员要熟悉操作规程，严格遵守设计要求，熟练操作打眼设备；打眼前认真检查设备情况，发现异常及时处理［5］。

（2）放炮时，工作人员应距离100 m外警戒，不得擅离职守，警戒线位置见图2。

图2 放炮警戒

（3）放炮结束后，要认真检查顶板、煤壁的情况，检测机尾上隅角瓦斯状况，满足安全生产要求后，方可继续生产。

3.3 滚帮严重时注浆安全技术措施

过断层时，若发现严重滚帮现象，应采取注浆的方法及时处理，具体方法参考附近41122工作面，首先在滚帮严重的地段进行加固处理，注浆孔应在煤层中部布置，注浆孔深度为4 m，直径为42 mm，间距为4.5 m，应斜向上15°角布置。使用多功能泵施工，运作正常后，将A、B两组进料管插入吸料桶，1:1混合，当压力值正常后停止注浆，重复以上操作直至结束［6］。 注浆布置见图3。

图3 注浆布置

注浆时应注意的安全技术措施有：

（1）注浆过程中，应穿戴专用防护设备，认真检查设备情况，发现损坏故障应及时更换。

（2）开始注浆前，要检查顶板和煤壁情况，保障作业环境安全，不能直接接触注浆材料。

（3）注浆时，严禁平行作业，避免事故的发生；搬运重型设备时，应多人共同配合完成。

（4）如果遇到煤壁松软，极易发生滚帮等事故的区段，必须设置护帮装置，保障工作人员的生命安全。

4 结语

根据西铭矿42208工作面实际条件，分析断层分布情况，对工作面过断层技术进行系统研究，得到以下结论：

（1）工作面推进时遇到一条贯穿整个工作面的逆断层，综合实际情况，确定采用挑顶拉低，一次装药一次爆破的方法平推过断层；

（2）确定过断层的工艺技术，提出打眼爆破和架构假顶的安全措施，保障矿井的安全生产；

（3）当遇到滚帮严重时，采用注浆的方法及时处理，提出注浆的工艺方法，确定安全技术措施。

在实际生产中，采用本文研究方法，工作面快速安全的通过断层，未发生任何安全事故，保障了矿井生产的正常进行。