梅花井矿232201综采工作面过断层期间矿压显现规律研究

黄辉 李立波 黄海鹏 代永刚 白立军

摘 要：为保证232201综采工作面回采期间安全过断层，本研究分别在工作面不同的位置设计不同的过断层方式，并对过断层期间矿压进行观测。结果表明，工作面过断层时，周期来压步距为20m左右，工作阻力明显增大，为工作面安全回采提供了数据支撑。

关键词：梅花井矿;综采工作面;断层;矿压显现

中图分类号：TD323文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）02-0074-03

Abstract： In order to ensure the safe crossing of faults during the 232201 fully mechanized mining face， different faults were designed at different positions on the working face， and the mine pressure during the fault was observed in this tudy. The results show that when the working face passes through the fault， the stepping interval is about 20m， and the working resistance is significantly increased， which provides data support for the safe mining of the working face.

Keywords： Meihuajing Mine;fully mechanized mining face;fault;underground pressure

回采期间，综采工作面会遭遇断层等地质构造，导致出现煤岩层破碎、冒顶、顶板滴水等现象，如不采取合理的措施，不仅影响生产作业，还会导致安全事故[1-3]。本文以梅花井矿232201综采工作面为例进行说明，该工作面回采范围内有一条DF14大断层。为了保证综采工作面顺利通过断层安全回采，结合工作面地质条件和巷道布置情况，笔者提出合理的过断层方式，并对过断层期间工作面回采时的矿压显现规律进行总结[4-6]，為合理调整支护方式及过断层时的层位关系提供数据支撑。

1 工作面概况

232201工作面主采2#煤层，煤质为黑色、半暗型煤，沉积稳定，结构简单。2#煤层厚度为4.4～6.3 m，平均厚度为5.56 m，平均倾角为7.1°，局部范围内夹一层小于0.3 m厚夹矸，整体表现为由回风巷朝运输巷方向煤层逐渐变厚趋势。工作面布置如图1所示。

2 过断层方式

工作面回风巷1 159 m处，工作面上口揭露一正断层，正断层DF14的轴向为N36°E，走向为SE75°～81°，H=4.5～22 m，走向影响1 045 m，倾向贯穿全工作面。

2.1 过断层两巷超前方案

回风巷超前煤壁10 m范围内将U形钢棚拆除后，采用架设“一梁三柱”倾向钢棚进行加强维护，回风巷超前煤壁10m～30 m范围内在每架U形钢棚间打设两排“戴帽点柱”进行加强维护。在回采过程中，如果回风巷超前段压力显现增大，必须立即改为“一梁三柱”倾向钢棚进行加强维护。

运输巷超前煤壁20 m范围采用支设一排“戴帽点柱”进行加强维护，运输巷皮带机尾前方5 m至前方20 m范围段，沿皮带架下帮侧在U形钢棚间支设一排“戴帽点柱”进行加强维护。工作面过断层前，确保232201综采工作面两巷超前支护完整，支护质量符合规程的超前支护要求。

2.2 采高确定

工作面过断层期间，正常回采段采高保持在4.6 m左右，过断层时工作面破岩段采高保持在3.8～4 m，通过6台支架长度平缓过渡，最大限度减小工作面破岩量。

2.3 工作面层位调整

工作面在回风巷揭露断层前全部在断层上盘开采，回风巷掘进该段破顶掘进（距断层线130 m开始破顶，距断层线30 m时为全岩巷道），采取破顶留底煤的方式回采。工作面回采至1 159 m处，采取上盘破顶留底煤，下盘破底留顶煤的开采方式过断层;工作面回采至1 179 m处及以后，采取上盘破顶留底煤，下盘沿煤层开采的方式。工作面过断层破岩位置布置示意图如图2所示。

工作面回采至1 159 m，工作面回风巷揭露断层时最大破顶高度为4.5 m，工作面破顶长度为52 m，破顶29架（溜子按5°弯曲度计算）。工作面自刮板输送机机尾开始至159#支架范围内按照12°的倾角调整底板层位，破顶最大高度为4 m，随推进逐步调整层位，下盘逐渐加大破底，减少上盘破顶量。

工作面回采至1 179 m，当断层落差为5 m时，断层面处于183#支架处，工作面总共破顶长度为57 m（其中6 m为全断面破岩，51 m为三角顶岩），破顶33架。工作面自断层滑面开始至150#支架范围内按照13°的倾角调整底板层位。

工作面回采至1 279 m，当断层落差为10 m时，断层面处于156#架处，工作面总共破岩长度为115 m，工作面自断层滑面开始至90#支架范围内按照11°的倾角调整底板层位，其中63 m为全断面破岩，52 m为三角顶岩。

工作面回采至1 379 m，当断层落差大于16.2 m时，断层面处于143#架处，工作面破岩长度为186 m，工作面自断层滑面开始至37#支架范围内按照7.5°的倾角调整底板层位，其中134 m为全断面破岩，52 m为破三角顶岩。

工作面回采至1 479 m，当断层落差为22 m时（自揭露断层向前推进309 m处），断层面处于129#架处，全工作面破岩长度为221 m，工作面自断层滑面开始至刮板输送机机头范围内按照7°的倾角调整底板层位，其中177 m为全断面破岩，44 m为破三角顶岩。

工作面回采至1 579 m，当断层落差为20 m时，断层面处于115#架處，全工作面破岩长度为201 m，工作面自断层滑面开始至刮板输送机机头范围内按照8°的倾角调整底板层位，其中161 m为全断面破岩，40 m为破三角顶岩。

工作面回采至1 679 m，当断层落差为18 m时，断层面处于109#架处，全工作面破岩长度为189 m，工作面自断层滑面开始至刮板输送机机头范围内按照8°的倾角调整底板层位，其中151 m为全断面破岩，38 m为破三角顶岩。

工作面回采至1784 m（探巷2处），当断层落差为16 m时，断层面处于100#架处，全工作面破岩长度为160 m，工作面自断层滑面开始至刮板输送机机头范围内按照10°的倾角调整底板层位，其中123 m为全断面破岩，37 m为破三角顶岩。

2.4 过断层安全技术措施

在过断层滑面附近采煤机割断层时，速度不得大于3 m/min，防止顶板破碎掉矸伤人，采煤机司机必须及时处理掉落到采煤机机身上的大块煤（矸），处理时必须先将采煤机停机，在架间用长柄工具进行处理。

断层滑面破碎易发生滑动时采取铺网打设锚杆、锚索加强支护。当滑面破碎大面积片落时，立即停止作业，人员进入滑面上方工作面支架内躲避。

3 过断层区域矿压显现

工作面过断层区域矿压观测如表1所示。

工作面过断层时工作阻力明显增大，周期来压的持续距离大致相等，从数据看出，周期来压步距为20 m左右。

4 结语

232201综采工作面回采时揭露DF14断层，工作面不同位置通过设计采用不同的过断层方式。工作面周期来压步距为20 m，采煤机割断层时保证一定的速度，防止断层滑面附近煤层发生变化，同时围岩破碎要加强巷道支护，为工作面实际安全生产提供指导依据。

参考文献：

[1]杨存宝，王富平.综采放顶煤工作面大落差断层平推硬过经验介绍[J].山西煤炭，2011（3）：72-74.

[2]李慎举，郭伟勇，马震，等.综采面直接过断层技术研究[J].煤炭科技，2010（1）：1-3.

[3]周张庚.厚煤层大采高综采开采技术与装备[J].煤炭技术，2005（12）：24-26.

[4]张蓓，裴玉龙.大倾角综采面邻近断层开采的矿压显现规律研究[J].煤炭技术，2016（7）：19-21.

[5]李志强.综采工作面过断层矿压显现规律研究[J].山西煤炭，2014（12）：5-7.

[6]杨田，张登强，甯桃红，等.断层赋存条件下采场矿压显现规律研究[J].地下空间与工程学报，2017（6）：1654-1660.