回采工作面补掘工艺巷过断层技术探讨

马 越

（大同煤矿集团有限责任公司四台矿，山西 大同 037007）

工作面断层是影响煤层开采的重要因素，在过断层时顶板破碎易垮落，造成采煤作业的难度加大。四台矿年产量约5.00 Mt，因主开采煤层极不稳定，井田内有许多断层，夹石的厚度变化也较大，严重影响工作面的正常开采。本文以四台矿81107 回采工作面开采为实例，对工作面过断层有关技术、方法进行了有益探索。

1 工作面概况

四台矿14#311 盘区81107 工作面总体走向北东，长度607.5 m，倾向南东，长度180 m，呈单斜构造，倾斜角度小于10°。14#煤层的顶板是中细砂岩、砂泥岩互层，底板是中细砂岩、灰质泥岩；煤层平均厚度1.7 m。在开采中遇断层的实际情况见表1。断层从机头处开始沿工作面延伸到机尾，当断层落差小于0.5 m时，通过调整采高直接向前推进实现顺利开采；当断层落差较大时，开采时煤层下移，需要选择合理的过断层开采方案。

表1 81107 工作面开采遇断层实际情况

2 过断层方案

为了确保工作面安全通过断层，根据工作面的实际开采条件以及断层情况，对81107 工作面过落差较大断层的开采拟提出三种方案进行比较。第一种方案是沿煤层的底板直接推过，配合放震动炮的方法实现过断层开采；第二种方案是在距揭露工作面机头段断层5 m时，对工作面进行旋转伪斜开采[2]，以机头段为旋转点，在旋转后工作面平行于断层，继续开采5 m，在机头与机尾同时揭露断层后再下山进行开采；第三种方案是在对工作面断层进行补掘工艺巷[3]，在回风顺槽处开口，根据断层的走向开掘工艺巷道，掘进到运输巷贯通。

第一种方案要破坏的岩层量较大，直接推过会对采煤机的截割部造成很大的损伤，同时也会使断层下盘的底煤受损，降低采煤率；第二种方案要破坏的岩层量相对减少，但难以保证截割的深度，机器设备工作条件差，输送机容易滑移，存在安全隐患。通过综合分析与比较，工作面过断层开采方案选择第三种方案。

3 工艺巷技术

3.1 工艺巷施工

在81107 工作面的回风顺槽巷，从断缝处开始向后退4 m，在14#煤层顶板暴露在断层处后，沿煤层顶板方向继续向前开采4 m，进行放顶煤，并将煤矸石垫在81107 回风巷道处，确保回风巷的巷高在2.5 m，再将多余的煤矸石输送出来。在断层走向线左3.7 m，右0.5 m进行开口，工艺巷底板就是14#煤层底板，巷道的高度在1.8 m左右，如果煤层厚度小于1.8 m，要进行挑顶，使左右两侧的侧底板可以平稳运行，施工时以断层走向线左3.7 m，右0.5 m作为中线，整个过断层开采的设计方案见图1。

图1 过断层设计方案

根据煤层及顶板的特性，确保割煤后顶板暴露的面积较小，充分发挥采煤机的作用，割煤时采用端头斜切双向进刀的方式来进行，在机组割煤后3～5架支架开始追机移架，在过断层或顶板破碎严重时，采取超前擦顶移架的方式，先移架再割煤，最后再移运输机，过工艺巷时采用斜交的方法来进行。

3.2 工艺道支护

根据顶板岩性以及煤层厚度，确定工艺巷巷道的断面形状及支护见图2，断面的宽度为4.5 m，高度为1.8 m。对工作面进行临时支护时，采用丝杠式前探支护方式[4]，使用3 根长4 m的11#槽钢进行支护。对工作面进行永久支护时，采用钢带+ 树脂锚杆+锚索的联合支护方式。工艺巷顶板的具体支护方法是：使用3 排Φ17.8 mm×6 000 mm的锚索，每排间距1.5 m，配对应的方钢垫；Φ20 mm×1 700 mm的锚杆，锚杆间距0.5 m，配4.1 m的长钢带；Φ18 mm×1 700 mm的玻璃钢锚杆，锚杆间距0.5 m，配450 mm的铁托板进行联合支护，在顶板出现破碎时，通过打钢带和铺设金属网来进行支护。为了提高在推进过程中工作面的支撑强度，要对巷道进行复合支护，通过垂直打锚索吊梁，在断层下盘吊梁上增设木剁。在对机头和机尾两巷进行超前支护时，要保证泵站的压力在30 MPa，支架的初撑力在24 MPa，超前单体支柱的初撑力在11.4 MPa，使支架的接顶更严实。

图2 巷道支护方案

4 应用分析

实践表明，采用补掘工艺巷方案过断层取得了良好效果，既降低了机电设备的故障率，又消除了不安全隐患，与直接过断层方案相比，提高了资源的利用率。采用钢带+ 锚杆+ 锚索联合支护方式，大大减少了顶板垮落现象，确保了开采期间顶板稳定；采煤机截割部以及支架顶梁都没有出现严重的损坏，支架接顶良好，支架的初撑力达标。

5 结语

为了提高煤炭资源的回收率，减少井田内断层对回采的影响，需制定专门措施，以确保矿井安全顺利生产。

1）选择补掘工艺巷进行工作面过断层开采，既降低了机电设备的故障率，又消除了不安全隐患。

2）采用钢带+ 锚杆+ 锚索的联合支护方式，使巷口可以长时间承受采煤时的压力，保证满足工艺巷道的支护要求，减少了顶板垮落现象的发生，采煤机截割部以及支架顶梁都没有出现严重的损坏。