综采工作面过较大断层技术实践

文/赵海波

利用先进的顶板控制技术手段，直接通过落差5m的较大断层，达到安全高效的施工目的，是摆在唐山开滦林西矿的一项技术难题。通过反复研究论证，林西矿确定了一套成功的方法，在1771中工作面采用综合顶板控制技术，直接推采和提前掘巷通过了3~5m落差的正断层，保证了安全高效施工，取得了较好的经济效益。

一、工作面状况

1771中工作面位于林西矿1700采区东翼，该面位于6、7煤层分合区，煤层结构复杂，含一层夹石厚度0.2～1.7m，其岩性为炭质泥岩和细砂岩。煤层倾角 22°～37°，煤层厚度 1.5～4.8m，平均厚度3.4m。直接顶为细砂岩，老顶为粉砂岩，直接底为粉砂质泥岩。

工作面沿煤层走向布置，倾斜长80m，走向长710m，平均采高2.8m，工作面使用MG-200/500采煤机落煤，使用ZY3200-13/32型液压支架。工作面输送机使用SGD-730/320型。

在距边眼下运道390m，上风道410m处遇一条落 3.0～5.5m 的正断层，倾角 56°，走向 113°，倾向23°。断层交面线与采面交角较小，采面几乎与断层正面相遇。

二、过断层方案选择

第一种方案是工作面进行爆破掘岩法直接过断层，即在工作面遇断层面处合理调坡及顺坡，预计工期1个半月；第二种方案是在断层处重开切眼，工作面进行搬家，预计工期2个月。

对两种方案经过技术上、经济上及安全上对比论证，根据公司采掘衔接紧张的实际情况，煤炭储量短缺，具备多年的顶板控制经验和一定的技术支撑，认为第一种方案省工期，不留煤柱，没有浪费资源，可提高回收率，多出煤1.5万吨。第二种方案需要对支架及设备拆卸及安装，需投入很大的人力、物力，并予掘80m切眼，仅搬家费用40万元，从经济效益上看，不停产多出煤1.5万吨，创直接经济效益940万元。

综上所述，第一种方案具有省时、省力、高效等诸多优点，所以选择爆破掘岩法过断层。

三、过断层工艺

1.过断层的定坡。回采期间由于工作面尾部先通过断层，且上风道处落差3.0m，因此根据断层性质、落差情况，在保证尾部与上巷岩石段正常搭接情况下，工作面进行挑顶（下部留底煤）施工，将采面岩石段定坡为10°～12°，这样当工作面推至断层面时，采面岩石段长度约为10m，随工作面推进，岩石段逐渐下移，每进一个循环0.6m，岩石段下移10m，变坡时变坡点要接茬平缓，以保证支架平稳、溜子顺平顺直好使。

随着回采过程中断层与工作面相交，煤壁处出现岩石，需放炮处理。为减少出岩量和保证支架的稳定性，采高控制在2.0～2.2m，保证相交处上下各有5～10组架子与上下方缓慢过渡，溜子顺平顺直。

2.采面支架使用可伸缩顶梁支架，在过断层时采煤机割煤后能及时支护顶板，有效地控制顶板冒落。另外，支架带有调底油缸，每推进一刀，架子顺坡抬脚。保证架子顺坡推移。

3.采用化学聚合加固技术防漏、冒顶片帮事故，为过断层破碎带提供了安全保障；液充锚杆防片帮技术，也能有效地控制煤壁片帮，防止片帮造成的支架端面距加大，控制空顶距内顶板冒落，使工作面顺利过断层。

顶帮注化学剂（马利散）有效地加固和密封处理顶板破碎和煤壁裂隙。其生产工艺流程为：在煤壁破碎区架前打眼→下注射管→下封孔器→注浆。 注浆孔眼深 4～5m，仰角 25°～30°，眼距 2～4m。封孔深度1.5m，注浆量以泵升压到2MPa左右为准，一般每孔注浆50～150kg。

液充铁锚杆进行护帮技术：利用煤电钻垂直要片帮煤壁打钻，距支架梁0.2～0.3m,必要时打双排，第二排距梁0.8～1.0m。液充锚杆规格：3000×30mm空心卷钢材。将液充锚杆插入孔内，将注液装置与杆体尾端连接，向杆体注入乳化液，使杆体胀开，对煤体进行挤压加固起到护帮、支撑顶板的作用。

4.下运道设置矸石窖，工作面过断层岩墙时，大块矸石运至窖内，这样直接进行煤岩分离，避免了矸石上井，有利于提高煤质。

5.岩石爆破采用毫秒爆破工艺，使得一次爆破长度达到3～4m，可减少爆破时间，缩短岩掘过断层工艺流程时间；同时使用挡矸帘、皮带进行防崩支架及防矸石进入架间行人道，可完好保护支架和大量减少清理架箱的矸石。

通过采取上述工艺，经过努力，历时45天，过断层会战圆满结束，该队完成产量1.5万吨。说明采取上述工艺过断层基本上对生产影响不大。这次过断层的技术方案是成功的，为今后综采设计大块段、大储量打下了坚实的基础，同时也为高产高效工作面中遇断层的处理积累了宝贵的技术经验。

四、应注意的问题

1.过断层的合理调坡和顺坡，以减少岩量，并保证溜子好使及支架的稳定性。从而缩短过断层的时间和过断层的安全。

2.过断层期间，架子要保证完好，不出现自动卸载现象，否则不易控制顶板。机组割完煤后，要及时拉架，滚筒过后伸缩梁马上前伸，防止顶板破碎冒顶。

3.出现顶帮过于破碎，及时采取特殊维护措施。对硬帮煤壁打设液充锚杆非常必要，能有效地控制煤壁片帮，从而预防了煤壁片帮后顶板冒落事故的发生。液充锚杆的打设要及时，不要在冒顶后再打。同时视煤壁情况眼距控制在1m以内最好。帮锚杆打设各个循环要有交叉现象，即每打一次帮锚够五个循环，而在采煤机割完四个循环时要及时打下一排帮锚。马利散能有效地加固和密封处理顶板破碎和煤岩帮裂隙，能有效控制漏冒顶和片帮，顶帮出现隐患，要及时使用，以免出现大冒顶，难以治理。

4.岩掘采用毫秒爆破工艺，要根据岩性合理布置炮眼排间距及控制装药量，以保证一次爆破长度的爆破效果和防止对挡矸帘的损坏，以达到减少爆破时间，缩短工艺流程时间。打岩眼要使用2～3台凿岩机同时打眼，以缩短岩掘时间。

五、技术应用及经济效益情况

林西矿综采工作面使用可伸缩顶梁支架能够及时支护顶板，同时采取注马利散、液充锚杆防片帮技术有效控制冒顶片帮，采取合理调坡拉底挑顶方法，使综采面完全顺利采过断层，扩大了综采面储量，减少了搬家次数，达到了提高单产、降低成本的目的。经济效益方面：减少综采工作面一次搬家费用40万元，少掘一个80m、断面18m2的巷道，费用42万元；少停产1个半月，多出煤1.5万吨，直接经济效益982万元，且减少煤炭损失1.5万吨，效益亦很可观，为今后采面利用大功率采煤机直接过断层打下了基础。