综采放顶煤工作面大落差断层平推硬过经验介绍

杨存宝，王富平

（神华乌海能源路天矿业有限责任公司，内蒙古 乌海 016035）

综采放顶煤工作面大落差断层平推硬过经验介绍

杨存宝，王富平

（神华乌海能源路天矿业有限责任公司，内蒙古 乌海 016035）

路天矿业公司四采区1604综放工作面，揭露一条落差为22m的正断层，此断层与工作面斜交，走向长度为440m，严重影响正常回采。为了生产顺利进行和工作面少丢煤，采用了放震动炮的方法平推硬过，断层上盘挑顶、下盘破底，遇破碎带采用化学聚合物马丽散加固顶板、煤壁，防止片帮、漏冒顶事故发生。

综采；放顶煤；大落差断层

1 1604工作面概况

1604工作面走向长1450 m，倾向长280 m，煤层厚度8.07 m，倾角8°～15°，f=2，选用综合机械化放顶煤开采法，设计机采2.6 m，放顶5.47 m，采放比1∶2.1，顶煤通过矿压自然垮落、自溜装煤，全部垮落法管理顶板。根据地质资料，工作面内共有7条断层，其中在回风巷430 m处揭露F17断层，此断层将煤层完全断开，严重影响回采。16号煤层直接顶为细砂岩，厚2.6 m，以石英为主；直接底为细砂岩，厚2.0m，以石英为主。

2 工作面的设备配置

工作面共装189部液压支架，其中ZFS5000/18.5/28型支撑掩护式放顶煤支架183部，ZFG5800/20/28型排头支架6部（上下端头各装3部）。选用MG-300/700-1.1D双滚筒采煤机落煤和装煤，工作面前后各装一部SGZ764/800型刮板输送机，分别运输采煤机截割落煤和放顶落煤。

3 过断层方案的选择

方案一：在断层前方重开切眼，搬家跳采。若选择此种方案时，工作面推进长度减少440m，损失煤量100万t以上，造成大量的资源浪费和经济损失；并且还要投入更多的人力、物力、财力开掘切眼和搬迁工作面，又需耗费200万元。再者，工作面处于断层带中，顶板破碎严重，回撤设备十分困难，安全无法保障。故此方案不可选取。

方案二：工作面遇岩石放震动炮，平推硬过。此方案较能完全回收断层带附近煤炭资源，提高了经济效益，节省了工作面搬迁费用，延长了回采年限，降低了安全风险。其缺点是断层带顶板管理难度大，班班放炮，工作面推进速度慢。综上所述，在经济技术、经济效益、可行性、安全方面进行综合评比论证之后，决定1604工作面选用方案二。

4 过断层的工艺

技术部门提前制定了过断层安全技术措施，并按预测断层落差变化情况，及时地调整工作面。参见图1和图2。

图1 工作面平面图

从Ⅰ—Ⅰ地质剖面图分析：当工作面推进至765 m（取平均值）处，约在工作面81m处（54号支架）遇到F17正断层（H=3.5m，倾角60°），此时断层对回采稍有影响。回采过程中应在断层上盘适当丢煤，下盘至机头沿原煤层底板回采，不用爆破可通过。

图2 工作面地质

从Ⅱ—Ⅱ地质剖面图分析：当工作面推进至827 m处，约在工作面115 m处（77号支架）揭露F17（H=7 m，倾角82°），此时断层对回采有一定影响，在断层上盘会揭露顶板；下盘底板揭露石头，需爆破通过。此时工作面需破岩长度约17m，破岩高度2 m，并随回采断层会逐渐向机尾推进，破岩长度逐渐加长，工作面下半部煤层渐趋稳定。

从Ⅲ—Ⅲ地质剖面图分析：当工作面推进至903 m时，约在工作面180m处（120号支架）断层落差接近13 m，此时破岩长度约73 m，破岩高度为全采高，并随回采断层会继续向机尾推进，工作面下半部煤层渐趋稳定。

从Ⅳ—Ⅳ地质剖面图分析：当工作面回采至975m时，F17断层落差大到18m，并随回采上移到工作面240 m处（160号支架），此时工作面破岩长度最大达79m，破岩高度为全采高。随着向前回采，破岩长度逐渐缩小，直至推至回风巷430m处（爬上回风巷大坡），将断层带全部推完。

过断层期间，工作面紧追断层下盘回采，当落差变大时，适当破底；断层上盘破顶回采，同时根据技术科提供的地质资料，掌握好上盘丢煤厚度，提刀仰采，使工作面上盘至机尾始终与回风巷巷道“接轨”。若仰采角度过小，导致机尾标高低于回风巷标高，上出口行人、通风、运料困难；若仰采角度过大，导致机尾标高高于回风巷标高，上出口除行人、通风、运料困难外，最后一部支架底座有悬空倾倒的危险。

5 过断层措施和注意问题

5.1 过断层的措施保障

1）降低断层带采高：由于断层落差变化较大，需及时调整工作面。断层下盘紧追煤层底板回采，上盘爬坡，工作面局部地段仰采。为了防止片帮伤人和减小破岩量，根据机身高度（1450 mm）和支架的最小支护高度（1850 mm），同时考虑避免“压死”支架的最小高度，确定断层带的最小采高调整为2 m为宜。

2）移超前架：F17断层周围派生小断层极其发育，原生裂隙错综复杂，生产中追机移架，返空刀后及时移超前架支护顶板，有效地防止了垮帮漏顶现象的发生。

3）放小炮震动法：工作面揭露岩石后，科学合理地布置炮眼，采用少装药放小炮进行震动预裂提前处理，即预裂深度能满足机组截深（600 mm）即可。爆破后大大减少了截齿的使用量，同时用废旧皮带保护好支架等设备，防止崩坏。

4）注马丽散加固煤壁顶板：根据实际情况，以45°的角度距底板1.5m向煤壁施工钻孔，孔深10 m，间距6 m，采用注浆泵向钻孔注入化学聚合物马丽散，每孔注入1000kg。注入后，马丽散能渗入、充填煤壁裂隙，起到胶结煤壁、顶板的作用，为生产创造了有利条件，避免了以往顶板破碎架前漏顶煤矸越过电缆槽甚至涌入架箱现象。

5）架前架顺山棚维护顶板：遇顶板离层、垮帮而导致的支架前梁接顶不实或出现架前漏空现象，及时采用刹杆刹顶，并用圆木、单体支柱配合支架在架前架顺山棚支护，并打好贴帮柱，有效地阻止了片帮范围的扩大。

6）伪斜开采：设计工作面下行单向割煤，机尾割三角煤斜切进刀，单架顺序移架，加之受断层影响工作面煤层倾角变大，防止前部刮板输送机大幅度下滑，采用了伪斜开采技术，使下端头始终超前上端头25m～30m回采。回风巷断层带处巷道落差最高达到25 m（+1124 m±1099 m），最大坡度16°23′00″，机尾端头支架安设防滑防倒装置，并及时辅以人工调正架向，避免了支架倾倒、咬架、挤架现象，可使其支护状态良好。

7）为了防止工作面前部刮板输送机在自重作用下下滑，采用上行顺序依次推移前部刮板输送机，使输送机的下滑量与推移输送机时产生的向上分力抵消，从而保证其稳定。

5.2 过断层的注意问题

1）采取提刀方式减少割矸厚度时，注意：由俯采转变为仰采需要一个过程，即俯采—平推—仰采。如果从俯采直接大幅度提刀，形成仰采趋势，会导致支架导向杆无法正常伸出（被支架过桥压住），前部输送机无法推移到位，采煤机截深不够，无法正常挑顶，形成恶性循环，影响工作面的正常推进。由此看出，当遭遇地质构造需要进行提、卧刀时，需要首先考虑设备的配套适应性；一般俯、仰角度在0°～15°范围内时设备都可适应。2）避免在原地调整支架，要在动态过程中调整。3）一定要保持足够的过机高度。如果采高过低，严重影响推进速度，势必造成顶板的进一步恶化。4）断层带要顺平底板，以防出现局部倾角较大（大于15°）造成支架歪斜。5）过断层期间要调直工作面，尤其是断层带处不能甩后，防止工作面出现弧状弯曲造成移架困难。

6 结论

过断层期间采取了一系列措施，并严格控制了工作面仰采角度和上盘丢底高度，提前放震动炮预裂，挑顶破底，保证了工作面正常开采，减少了煤炭损失。过断层期间仍取得了较好的经济指标，实践证明，如果技术措施得当，综采放顶煤工作面过大断层可取得较好的效益；同时也为综采放顶煤工作面过大落差断层积累了宝贵的经验。

Introduction of Passing High Fault in Fully-mechanized Top-coal Caving Face

YANG Cun-bao,WANG Fu-ping
(Lutian Mine,Shenhua Wuhai Engergy Group,Wuhai Inner Mongolia016035)

On No.1604 fully-mechanized caving face of the fourth area in Lutian Mining Co.,a normal fault with drop of22m (F17,north to south,and dig angle is82°)opened up.The fault is440m long and intersects obliquely with the mining face,which seriously affects working.To ensure production and to reduce coal loss,blasting tremor was used to pass the fault.Besides,to prevent and control side wall and roof falling,the researchers lifted the hanging wall of fault,broke the lower wall and reinforceed the roof and wall with Marithan when meeting with broken area.

fully-mechanized mining;top-coal;high fault

TD823.4+9

A

1672-5050（2011）03-0072-03

2010-10-21

杨存宝（1960—），男，内蒙古人，本科，工程师，主要从事煤炭企业技术管理工作。

徐树文