综采工作面过断层采煤技术研究

＊白树源

（山西汾西宜兴煤业有限责任公司 山西 032300）

引言

断层是开采与挖掘过程中最突出的地质结构之一，我国作为传统的采煤生产国，目前在作业面断层的技术开发已经比较成熟了。在采掘领域，我国煤矿综合机械化回采技术已经有了比较普遍的运用和普及了，由于有一些断层的存在，再加之四周破碎的岩石，在其中就很容易贮存许多气体和水分，当作业面经过这种地方时，一旦防范措施不到位，就会出现一些致命的危险，作业面就会陷入巨大的危险之中。中国煤矿综合机械化回采作业面断层也是开采过程与巷道施工中最突出的地质构造，它的出现就很容易使附近的破碎岩石中积聚大量的水分与气体。所以要减少工作面上煤矿事故的出现，就应该提高工作人员的安全意识，实现矿井的安全生产，有效经营以及对相应煤炭资源进行合理的开发和利用，有效促进国家经济发展和社会进步。矿井的综合机械化回采工作面在实际使用中一般都会出现过断层问题，为了达到对综采工艺技术的合理利用和发挥，就必须对矿井综合机械化回采工作面的过断层采煤工艺技术加以深度探讨和深入研究，因此总结综采工作面过断层的有关问题以及常用工艺技术操作原理，对矿井的综合机械化回采工作面过断层采煤工艺技术加以深度探讨就有着重要意义。

1.综采工作面过断层遇到的问题

经过相关的调查数据和调研，人们发现基本上每个煤矿的综合机械化回采工作面，在实际操作当中都会出现过断层问题，因此为了达到矿井综合机械化回采技术的合理发挥，就必须着力研发矿井综合机械化回采工作面过断层的相关技术和方案。当矿井的综合机械化回采工作面出现断层的时候，由于岩层处在过断层状态，很容易发生冒顶等严重问题，从而导致重大的安全事故发生。出现断层问题会使得工作面内实际的采掘生产减少，随着断层落差的增大生产减少，随着工作面与断层夹角变小，采掘率进一步下降，所以要对断层问题予以高度关注，并采取相应技术措施使得采掘生产工作更为有效和安全。

2.其他因素对综采过断层的影响

(1)裂隙水

在采煤的地方，经常会有许多断层裂隙水，这是由于工作面经过断层采煤所造成的。通过裂隙结构面时，有部分地下水渗入了工作面顶部，顶板结构不仅断层而且泥化，使硬度减小以及滑动表面的摩擦力降低，管理困难也逐步加剧。

(2)断层带宽度

在工作面推进期间，对断层破碎带要限制长度，以支撑前探梁直径为准，不超出它的一零点五倍直径较为合适，但如果不止一零点五倍，大量的液压支撑前探梁就会进入断层破碎带，并向前探梁传导来源于破裂岩层的压力，如果超出支承重量，顶部就会冒落，而顶板岩层如果坚硬稳固，即使断层破碎带再长再宽，在支架的作用下，也是很难破坏的，但仍然可采用直接过断层采煤，通过经验表明，破碎带长度要在一米以内才较为理想。

3.工作面过断层常用方法概述

(1)采高调整法

采高调整法其主要目的在于减少煤炭挖掘工作时发生的事故，从而提高生产质量与安全。在采用该技术之前，在适当区域的内部降低和适当的支撑位置，调节高度的最大好处在于整个流程便于作业，所造成的煤石量较少且便于保养与操作台面设施；不足之处则在于当工作面经过断层后，部分的底部煤层量会减少。在采高调整法的使用中，首先企业必须正确掌握断层错位的方向，然后企业要调节好切割位置，并通过断层及其与采煤机械间的联系保护顶板，最后通过切底、切顶的技术进行实践，需要特别注意的是，在综采工作面出现较为特殊的问题时，企业还应该提高工作面，以使采掘在更适合更安全的状态下完成。

(2)硬过平推法

在工作面前正常进行时，遇到的断层下降是很受限的，但如果出现无法利用采矿设备实现调整高度时，则可采取硬过平推的办法，按照现场实际检测结果及时测量断层的间距，确保按照断层数据及时在岩石上进行破岩作业。该方法一般只应用在工作面的顶部和底层上，该种方法的主要优势是过程简单易行，它的主要弊端是由于采煤机的严重损坏和频繁的更换，造成了工作面的顶部暴露时间长、难以管理等问题。

(3)挑顶起底法

利用挑顶起底法，主要是在过断层当中利用采煤机实施挑顶和起底，把过断层上盘、下盘及其四周的围岩强行切断，达到过断层的目的，实质上也是一个水平推进和硬传递力的表现方式。在实践作业当中，要随着工作面的继续往前推进截割，要比过断层后面应有的垂直底板标高要低，也就是使用挑顶法完成作业，以便于完成工作面的跨断层作业。当断面与相应上盘中间其煤层厚度都比液压支撑中其最低点的标高要小时，可以使用挑顶起底法完成作业。在实践应用当中，工作人员应该首先检测断层爆破影响孔的质量，然后选择分配方式、相关技术参数以及爆破量等，该方式的采用对工作面开采范围有一些影响，在通常情形下，只要工作面当中的顶底板或相关岩石还不太硬，就可以使用采煤机完成挑顶起底作业，挑顶起底法的最大好处就是有效避免了采掘设备损坏，从而降低了成本。

(4)跳采法

跳采法一般简称为旁路法，对于影响程度很大的，可以分全部跳过或者有两个部分同时跳过，但后者往往由于需要巨大的工程，也同时对开采质量有影响，一般使用面积较小，前者通常由于尺寸的不同而互相联系，可以提高煤层的回采率，但对于中间巷道的施工，通风设备和有关装置也是必须着重注意的地方。结合实际的地质情况，如果在工作面上、下端头存在断层的地方，需要使用跳采方法进行施工，跳采法主要是指沿着煤层与断层线相互平行的走向开挖一个巷道，利用此巷道能够和材料巷道与区间相互连接，从而做到了在回采工作过程中能够有效地打破断层，同时也可针对断层的特殊情况，将采掘工作面局部移动或改变之后，再开挖一个新的巷道来实现煤矿开采。如果断层处在工作面的包围当中，就需要利用跳采法开始现场施工，具体施工当中能够根据断层情况，完成工作面的打通，但是一旦在回采工作过程中产生了很大差距并且导致偏斜的截面形成之后，就需要考虑运用跳采法完成开挖。而跳采法的具体作用就是能够在倾角的交点上使综采工作面偏斜之后，由于断层落差突然变大，而无法通过，需要提前针对现场情况再开挖一个与断层平行的新巷道，与原来的巷道构成运输、通风、等各系统，以便高效地维护煤矿安全与稳定。

(5)割煤高度调整法

为合理地通过断层，在具体矿井的综合机械化回采工作面中使用割煤高度调整法进行施工，从而使得矿井的采掘作业更为安全，生产质量也更高。在矿井的综合机械化回采工作面实际施工过程中，使用割煤高度调整法通过断层主要分为两个过程，第一个对断层方向、落差和采掘工作面具体角度进行了正确的把握，并以此为基础，根据工作面中刮板输送机实际升降坡度控制容许区间，以及采机的爬坡性能等有关技术参数进行有效组合，在实际施工作业前要先正确的调节割煤标高；第二个过程是在调节割煤标高以后，再根据断面的实际状况以及断面与开采工作的相应关系，采用留底割顶或是留顶割底的方式通过断面。在现实的综采工作中，必须在断层落差相对而言较小且煤层相应较厚的条件下，采用割煤高度调整法才能达到过断层。

(6)综合法

一般当综采工作面遇到断层的时候，由于实际的地质状况存在着极大的复杂性，就需要综合利用各种办法通过断层，并通过利用各种办法的优点和特色全面突破通过断层的难点。由于煤矿开发技术存在着综合特性，但实际工作中又往往会受多种原因的影响，从而限制了煤矿的生产力发挥，所以必须综合考察不同地区具体情况，并针对当地状况采取，但又不能采用相同办法贯通整个煤炭开发流程。综合办法过于简单会造成在煤炭过程中存在很多遗漏，所以，为避免不必要的问题发生，跨断层开发煤炭时要使用综合方法，针对实际状况，合理安排以使得回采施工过程可以提高效率和安全。

4.过综采工作面的断层采煤方法研究

(1)科学提升工作面推进速度

合理的设计实现了工作面推进速度，从而降低了顶板受损和顶板被损坏的程度。工作面在前进过程中的速率越快，煤壁裸露的也快，所以合理提高工作面前进速率是十分有必要的。通过科学合理提升操作面的前进速率，可以有效使煤矿的开采效益提高，使综合造价下降至最低点，以此为煤矿公司增加了利润。因此采用这种方法可以提升采掘效能，从而增强回采作业的安全和可靠性。

(2)对工作面与断层线相应夹角进行合理调整

在煤层的倾斜断面不小于落差的时候，才能做出将工作面推进的具体工作计划；若操作面与断层直线方向平行，将造成更大的事故或暴露。所以，应适当地将操作面的走向加以调节，从而使回采工作面的断层间产生夹角的存在，而这个夹角变化越多，其交叉范围也会越小，不利于顶部的维修作业，进而降低了维修顶部的难度。所以，要在煤层的实际回采中对矿井综合机械化回采工作面相应走向作出合理的调节，以使得矿井综合机械化回采工作面和断层相互之间存在着相应的夹角，如顶部的稳定性不好时，就应该把夹角设定在15°～30°左右就比较适宜了，并尽可能使夹角的度数加大，以达到更方便地保护顶部。

(3)对断层处的岩石进行合理处理

断层处岩体的处置是过断层矿井综合机械化回采工作面的重点内容。在实际采煤中，为了实现矿井综合机械化回采工作面成功通过断层，首先必须对断层处岩体作出适当的处置，一旦断层处岩体的坚硬系数小于四，就可将其采取切削的方式作为岩体处置。如果岩体硬度系数过大，则可采取打眼放炮的方法实施卧底或挑顶，但必须指出的是在处理故障流程中，还必须设计小炮，同时也必须严格控制装药量，只有确认了爆炸前破碎钻孔的方位和倾角后方可实施钻孔制成，并且放炮流程中也要严格遵照设计示意图，实行安全作业。

(4)工作面过断层安全技术措施

工作面经过断层的安全技术措施也必须注意，在故障时期，准备好碰撞模、金属网、液压支柱、板铲等，以作为顶板下降的各种方法和器材，留出充分的支护空间，以保证结构坚固。当机头和机尾出现障碍时，应该优先处理三角形区域的顶板，发生故障从下端的机尾撤离时，检查后路的单体液压支柱，在初撑力不足时，应采用二次补液加压，以保证退路安全性，同时必须遵照操作规程开展施工。采面工人经过断层区域时应该减小采煤机的工作频率，以避免损伤到他人。在故障时期，当管理人员还需工作时，采煤机应该暂停切割煤，将手柄回零，而后拔出分离器，可开始液压支承柱以及各管路的保养。

5.结语

综上所述，综采工作面过断层采矿技术的实现一定要根据矿井的实际情况，并且必须进行大量煤炭资源的合理利用工作，才能提高煤炭综合机械化回采工作面的生产率，从而有效提升煤炭企业的生产效益和安全性。因此，必须着重关注综合机械化回采工作面的过断层采掘关键技术问题，并在实践运用过程中做好科学合理的方案设计和细致的工作准备，遵循相应的步骤和程序来科学合理地制定相关方法。同时如果在实际作业中出现问题也要及时修正，从而使得煤炭综合机械化回采工作面的过断层技术得以合理利用，达到生产效益的全面提高，有效实现煤炭综合机械化回采工作面的过断层采矿技术，为煤炭企业生产创造良好的经济效益，同时克服复杂地质条件下的开采困难问题，为煤炭综合机械化回采工作面的过断层采煤技术的大力推广提供技术保障，同时推动煤矿企业的高效高产。