综采工作面过断层施工工艺及安全措施研究

李启锋

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿，山西 吕梁 033100）

1 概况

霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿202工作面位于830水平三采区左翼，工作面东为井田边界，西为830南翼系统大巷，南为9-204工作面（未采），北为9-210工作面采空区，设计走向长度为1744 m，倾向长度为220 m，截至目前工作面已回采690 m。

202工作面回采煤层为石炭系9#煤层，煤层平均厚度为3.1 m，煤层顶板无伪顶，直接顶主要以细粉砂岩及泥岩混合层为主，平均厚度为3.0 m，岩石硬度为3.0～4.0，岩石胶结稳定性差；基本顶主要以粗砂岩为主，平均厚度为5.9 m。

根据店坪煤矿地测科提供资料显示，工作面回采期间共揭露两条正断层，分别为450 m处的F1断层和730 m处的F0断层。其中F1断层与工作面斜交角度为12°，贯穿整个工作面，断层落差为1.2～1.5 m，倾角为55°；F0断层与工作面斜交角度为9°，贯穿整个工作面，断层落差为2.0 m，倾角为52°，如图1所示。两断层对工作面回采影响较大。

202工作面在过F1断层时采用俯斜法，提前20 m留顶煤，降低采高并以7°斜坡下山回采，当工作面过断层后找见断层上盘煤层顶板时，及时调整采高及回采角度，沿上盘煤层顶底板近水平回采。但是采用该方法需预留顶煤，煤柱损失量大，回采速度低，顶煤控制难度大，而且顶煤遗留到采空区内，会加大采空区瓦斯量，在过F1断层期间经常出现瓦斯超限现象。

图1 店坪煤矿202工作面F0断层剖面示意图

2 过F0断层施工方法及安全措施

为了提高工作面回采效率，加快回采速度，保证回采施工安全，店坪煤矿通过研究，决定采用松动爆破法过F0断层。

2.1 松动爆破施工方法

（1）由于F0断层与工作面斜交角度为9°且贯穿整个工作面，断层从尾巷处预先揭露，所以当工作面尾巷揭露断层时，头巷距断层35 m，此时机尾段炮眼垂直工作面布置，进行松动爆破法，机头段继续采煤机割煤。

（2）机尾段共布置两排松动爆破眼，炮眼间距为1.0m，排距为1.2m，炮眼深度为0.8m，第一排炮孔距顶板间距为0.3m。

（3）每个炮孔填装一支长度为0.3 m，装药量为300g矿用乳化炸药及一支毫秒延期电雷管，采用正向装药方式，孔口处采用水炮泥封堵，封堵长度不得低于0.5m。

（4）每次爆破炮孔数量为6个，爆破进度控制在0.5m左右，当工作面上方岩层爆破后，及时移架将支架前探梁支护爆破空顶处，下方煤层采用采煤机割煤。

（5）随着工作面推进，F0断层从机尾向机头处逐渐实见，当断层每实见长度达2.0 m时及时补打松动爆破孔。

（6）当工作面头巷揭露断层时及时采用下山松动爆破法，炮孔与工作面成10°俯角布置，炮孔深度及间、排距不变，当工作面下山松动爆破12 m后揭露断层上盘煤层，此时及时调整工作面回采角度沿9#煤层顶底板近水平回采。

2.2 安全技术措施

（1）由于F0断层落差较大，工作面在揭露断层前受构造应力影响，工作面顶板会出现破碎、局部冒顶现象，所以工作面在揭露断层前10 m处应减小单刀割煤进度，控制在0.5 m左右，割煤后应先移架后推溜，确保顶板能够及时支护。

（2）工作面在揭露断层时断层面处煤体稳定性差，会出现大面积片帮现象，所以在揭露断层时应做好防片帮措施，可采用工作面煤壁挂网、支设单体柱等方法进行片帮控制，若片帮特别严重时可采用注浆支护进行控制。

（3）工作面炮眼布置后，在装药前及爆破前必须对炮眼附近有害气体进行检查，发现瓦斯浓度超过0.8%时严禁爆破施工；同时为防止爆破产生火花，每个爆破孔装药后必须进行水炮泥封堵，封堵长度及质量必须合格。

（4）工作面爆破前应采用废旧皮带对支架液管、采煤机电缆以及输送机电机等易损部件进行包裹，防止爆破损坏；爆破前应在可能进入工作面所有入口拦人设警戒，警戒距离不得低于120 m，爆破时严格执行“一炮三检、三人联锁”放炮制度。

（5）工作面在下山爆破时，需预留顶岩，由于顶岩为混合岩层，胶结性、致密性相对较差，所以为防止顶岩垮落，爆破后可对下山处顶岩施工撞楔超前支护进行控制维护。

（6）工作面在下山回采期间必须采用带压擦顶移架，爆破后顶板不平整处确定无法保证支架初撑力时，可在每三架支架顶梁上平铺两根走向钢梁，钢梁间距为2.0 m。

3 结语

与传统俯斜法相比，采用松动爆破法过F0断层时无需留顶煤，减少了工作面顶板维护费用，提高工作面顶板稳定性，加快了工作面过断层期间推进速度，顶板未出现破碎、冒顶现象，平均回采速度达4.2 m/d。采用松动爆破法，可多回收6000 t原煤，降低了采空区瓦斯量，防止了采空区遗煤自燃现象。