浅析炮采工作面过断层顶板管理的技术应用

张念伟

[摘要]结合淮北矿业集团朔里煤矿N334炮采工作面过断层的问题，结合朔里煤矿采取的做法，分析探讨过断层方案及顶板管理措施。

[关键词]炮采工作面 过断层 顶板管理技术

中图分类号：TD-0 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2009）0110110-01

一、前言

淮北矿业集团朔里煤矿N334炮采工作面下邻N336工作面（未准备），左靠北三采区上山，右为北四采区边界，工作面走向长617－680m，平均长660m，倾斜长100－184m，平均长171m，煤层倾角13°－22°，平均17°。

N334工作面煤层平均厚度为2.0m，顶板为直接顶。岩性为细砂岩，平均厚度为3.22m，老顶为中细砂岩，平均厚度为4.03m。煤层直接底为深灰色块状泥岩，厚度1.94～6.65米，平均2.57米。煤层老底为深灰色块状粉砂岩，局部为砂质泥岩。厚度1.47～7.08米，平均2.16米。

F2正断层与N334工作面斜交，断层落差H=1.45－1.7m，F2断层位于N334工作面风E点向下58m处，机10点向上61m，走向S590－1710E，倾向NE430－700，影响走向长度120m左右。受断层的影响造成断层影响区煤的厚度为0.1－0.5m，给安全生产、顶板管理带来很大的困难。

二、过断层方案确定

F2正断层与工作面斜交、落差大、走向影响范围广，断层周围裂隙较发育，围岩的完整性受到破坏，严重影响工作面的正常回采，给安全生产管理造成很大困难。若另开切眼绕过F2断层回采，势必造成采面搬家频繁、时间长、投入费用大，采掘衔接紧张的局面。同时，对工作面的瓦斯、顶板、安全生产管理十分不利，损失煤炭资源近17132t。对于N334工作面能否顺利通过F2断层，矿领导非常慎重，多次组织工程技术人员召开专题会议，经过认真研究决定维持N334炮采面开采平推穿越F2断层，才能减少生产费用的投人，保证矿井的正常生产。

三、过断层顶板管理方法

N334工作面支护形式是一梁一柱三七后定位齐梁齐柱直线式走向基本棚。顶板管理为三一四峒管理，柱距550±50mm，排距1000±50mm。梁采用HDJA-1000型金属铰接顶梁，支柱选用DZ22-30/100型单体液压支柱，铺设塑料编织网过顶（其规格1.2m×2.0m）。

（一）工作面临近断层层位的确定

对于炮采工作面过断层时，开采层位的确定不可轻视。采取的方法是根据断层落差，首先工作面推进方向距断层l0m开始逐渐起底200－300mm，留顶200－300mm，使工作面平缓进人断层。工作面推进到断层的上、下盘后，每个生产作业班必须班班采取：上盘破顶300－400mm、留底300－400mm，下盘留顶300－400mm、破底300－400mm的方法，使工作面尽快地恢复正常的开采层位，下盘起底的程度以保持工作面溜子平滑过渡为宜。

（二）工作面进入断层方向的调整

采取将工作面沿走向上部调到超前5m、下部落后5m，断层对工作面沿倾斜方向顶板影响范围控制在10－15m之间。使断层与工作面斜交，这样减少了工作面每次推进时受断层影响的长度。

（三）断层处顶板管理方法

1．实行超前维护限制顶板下沉，在采用一梁一柱三七后定位齐梁齐柱直线式走向基本棚管理顶板的基础上，增设特种支架，即在断层面上部10m、下部10m煤壁支设背帮柱，背帮柱支设在靠煤壁每架前探梁梁头上，柱距1.0m。为了减少断层处顶板应力集中，在断层面上、下接茬处基本柱中间分别采用2.2m×Φ0.18m半圆木型木梁架设一对一梁三柱走向挑棚加强支护；各生产作业班每循环作业时，断层处在保质保量完成其它工序的情况下，分段提前回柱放顶，回收时为了防止推倒工作面，采用在切顶排每相隔2m支设一棵防推戗柱，戗角75°－80°。

2．采用加强打眼爆破第一道工序质量管理，在断层处采取密打眼、少装药单联单放，边维护边爆破，爆破崩倒支柱必须立即扶起支牢等有效办法，控制断层处顶板冒落。

3．断层处刚推进断层上、下盘时，针对断层的落差大小，适当降低采高的方法，将断层处采高控制在1.4－1.6m范围内，为此选用DZ16-30/100型单体液压支柱。尽量减少破顶、破底程度，采取留顶卧底的方法，减少工作面断层处留底煤范围。

（四）主要安全技术措施

1.爆破后坚持敲帮问顶制度、及时拉网、及时维护移梁，最大限度地减少断层处顶板的裸露时间。2.过断层时，实行超前维护限制顶板下沉。3.断层处严禁使用失效支柱，以防支柱自动卸载，影响支护效果。4.断层处支柱时，必须坚持支一棵捆绑一棵，用镀锌铁丝一头绑在柱头上，另一头绑在顶梁上，捆绑牢固安全可靠，防止倒柱伤人。5.断层处上盘留底煤皮段所有支柱穿铁鞋（规格¢300mm），保证支架支设牢固安全可靠。6.断层处所支设的支柱必须保证迎山角度（30－50）合适，所有支柱必须进行二次补液，保证支柱初撑力达到90kN以上，使棚梁支设有力牢固可靠。7.断层处棚梁必须架设牢固可靠，顶板不平整处必须用木料背顶，使棚梁接实顶板。8.加强断层处支护质量验收，断层处不得缺梁少柱，保证支架架设合格，杜绝棚梁架设不稳的现象。9.断层处工作面溜子不平时，必须用板梁或浮石填平，防止造成机械事故。

四、效益分析

N334炮采工作面进人断层带历时43天，共采出原煤42914t，直接经济效益为42914t×105（吨煤单价）=450.6（万元），平均月产29940t，采面循环率98%，回采工效7．65t/工。N334炮采工作面过断层期间，工作面做到了无漏、冒顶事故的好成绩，采面工程质量优良品率100%，机电设备完好率达到92%，杜绝了轻伤以上事故，实现了安全生产，取得了较好的社会效益。

五、结论

1.N334工作面过断层取得的成功经验是及时支护断层带的顶板，严格加强断层带支护质量验收，采用对梁支护管理方法，对断层带顶板十分有利。2.实践证明，只有正确地认识断层并采取一定的技术措施（仰采或俯采），就可减少断层破碎带内煤层弱变区的影响，有利于控制断层处顶板，确保采面安全、顺利迅速地穿越断层带。3.过断层时，必须严抓打眼爆破第一道工序质量管理，每个生产作业班必须坚持班班卧底、留顶，使采面尽快地恢复正常开采层位，提高采面煤炭回收率。4.加强断层处矿山压力观测，为矿井提供可靠的矿山压力参数，分析断层处压力变化规律，为今后其它采面穿越断层提供可靠的技术保证。

参考文献：

[1]于志刚、张志勇、韩玲，炮采工作面单体柱防倒项目研究[J]．西部探矿工程，2008，(03).

[2]苏功平，炮掘巷道工字钢棚防倒装置的研制[J]．煤，2001，(03).

[3]张宏、欧阳昶、韩强、王耀德，王庄煤矿炮掘巷道支架防倒装置的研制[J]．矿山压力与顶板管理，2003，(02).