综采工作面安全回采技术措施应用

白晓敏

（山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司，山西 大同 037100）

山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司307工作面东部为东盘区未开采区域及原长春兴采空巷道，东北部为原英格寨煤矿采空巷道，南部为已回采303工作面，西部为南盘区三条大巷及已回采303工作面，北部为南盘区未开采区域。工作面位于南盘区中部，不存在周边矿井影响。

307工作面设计走向长度为1 970 m，倾向长度为230 m，工作面回采煤层为22号层，平均厚度为9.76 m。22号煤层结构复杂，厚度较稳定，上距19号煤层17.94~53.10 m，下距25-1号煤层4.11~15.17 m。

307工作面在回采过程中共计揭露2条较大断层，分别为F2和F3断层。其中F2断层落差为1.2 m，倾角为35°；F3断层落差为1.4 m，倾角为45°，且全部为逆断层。截至目前工作面已完全过F2断层，工作面在过F2断层期间通过现场观察发现，受断层影响工作面出现严重顶板破碎、煤壁片帮现象，制约着工作面安全高效回采。

1 工作面过断层技术难题

1）通过对307工作面进行地质勘测发现该工作面存在厚度为1.4 m的炭质泥岩伪顶，炭质泥岩具有脆性大、煤质松软、密度低的特点；该工作面还存在厚度为10.3 m的粗砂岩直接顶，粗砂岩具有煤质坚硬、密度大的特点。因此工作面在推进至断层区域时会出现比较严重的顶板破碎，这样不仅会给工作面的正常支护造成较大影响，也会给支护后的顶梁造成一定的破坏。

2）工作面在正常回采期间，在采动影响及构造应力的作用下，工作面的头尾巷会出现顶板局部破碎并离层的现象，若仅仅采用传统的支护方式已经无法满足支护要求。

3）由于该工作面的F3断层具有较大的倾角，导致过断层期间工作面倾角严重，这会造成后期出现采煤机打滑、支架倒架及刮板机上窜下跳的情况。

2 安全技术措施

2.1 回采工艺

根据工作面的地质勘测资料显示，F3断层煤层的倾角为45°，断层落差高度为1.4 m，如图1所示。该断层的上盘煤层基本顶与下盘煤层叠加厚度为0.7 m，若利用采煤机滚筒对上盘落差的直接顶进行强行切割，由于该直接顶的成分为粗砂岩，其硬度较大，会对采煤机滚筒造成较大损伤，因此该方法不适用于过断层。通过研究可以使用松动爆破的方法来通过断层。

图1 307工作面F3断层剖面示意图（mm）

1）在工作面按照1.0 m的深度施工两排钻孔，相邻钻孔的距离为0.6 m，相邻两排钻孔的距离为1.0 m，第一排钻孔在距离顶板0.5 m处且与顶板保持10°的仰角。

2）当钻孔施工完毕后向每个钻孔正向装入300 g的乳化药卷，并用炮土及水袋对钻孔进行封堵。

3）每次同时爆破的炮眼最多为5个，爆破完成后要及时对爆破区域的浮煤进行清理，并操作支架快速前移，对顶板进行及时支护，防止顶板由于长时间空顶而发生垮落。

2.2 支护措施

工作面在过断层期间由于受到采动、构造应力、巷道围岩及爆破等影响会发生顶板垮落，因此需要加强对断层区域的顶板支护。而仅仅采用传统的支护方式已经无法满足支护要求，需要采用锚杆、锚索、金属网组成的联合支护来对断层顶板进行支护，并在工作面的头、尾巷安装超前木柱支护。

1）每次爆破完成后需及时对爆破点的矸石进行清理，并在顶板施工钻孔，之后将长为4.5 m的锚索塞入钻孔内并填装树脂药，按照垂直工作面煤壁方向将长为0.6 m的工字钢梁与锚索外露端固定，并用锁具进行紧固，相邻锚索的距离为1.75 m，相邻两排钻孔的距离为1.0 m。

2）为了能够确保顶板的完整性，还需在相邻两根锚索之间施工一个锚杆钻孔，并将一根螺纹钢锚杆塞入孔内，锚杆的长度与直径分别为2.5 m、22 mm。钻孔施工完毕后向每个钻孔装入两根树脂药，并用炮土对钻孔进行封堵，按照平行工作面方向将长、宽分别为0.45 m、0.28 m的钢带与锚杆外露端进行紧固。

3）工作面安装联合支护的范围从距离断层5 m处开始直至完全通过断层带5m后。

4）为了能够更好地维护过断层带期间头、尾巷的顶板稳定，还需分别在两巷超前30 m的位置支设木柱，木柱的间、排距分别为1 m、1.5 m，并按照每排4根的规格进行支护，并用铅丝将相邻两个木柱进行连接，避免木柱倒塌。

2.3 其他安全技术措施

1）由于在过断层期间整个工作面存在较大的倾角，因此需采取相应的防倒架措施，并为支架及绞车安装防滑、防倒装置。为了避免刮板机在运行时出现上窜下滑，输送机在推移过程中应尽量保持平直，支架的推拉杆要与输送机底座形成一定的夹角，这样能够在输送机下滑时产生反作用力。

2）在过断层带期间，每班在设备运行前和运行时都要进行专项检查，确保工作面的液压支架完好，能够为工作面顶板提供有效的支撑力。

3）开始爆破作业前要对爆破区域周围的杂物进行清理，并疏散人员，爆破期间严禁人员通过，并按照“三人联锁、一炮三检”的相关爆破制度执行。

4）每班派专人分别对头、尾巷的顶板变形量进行观察，并对顶板的下沉量进行记录，如发现变形量异常增大时要及时汇报管理人员并采取有效的防治措施。

5）工作面煤壁若发生片帮时会产生较多的瓦斯，对工作人员的安全造成较大隐患，因此综采工作面每10架支架前探梁下方需安装一套瓦斯检测仪，一旦瓦斯发生报警要及时撤离工作人员。

3 结语

截至2019年6月17日307工作面已回采到位，工作面在过F3断层期间采取合理有效的安全技术措施后，在回采过程中未出现顶板破碎、煤壁片帮现象，工作面过断层回采速度由原来的2.4 m/d提高至5.6 m/d，提高了工作面回采效率，保证了工作面过断层回采安全，取得了显著应用成效。