炮采工作面过落差大于采高断层的实践

徐传军 陈连胜

摘 要：文章介绍了龙矿集团洼里煤矿在施工11206面回采过程中，根据不同落差的断层，采取加强爆破管理、背顶管理、顶板破碎严重地段进行超前开茬处理、调面减少每刀揭露断层带的长度、超前打锚杆护顶等措施，控制好顶板，取得了较好的经济效益。对该矿今后工作面过类似的断层提供了经验。

关键词：炮采工作面；落差大于采高断层；实践

1 概述

洼里煤矿现开采水平为-250水平，开采煤层为煤1，煤层采高2m，地质条件复杂，在生产实际中，摸索出一套炮采工作面过断层的管理经验和技术措施。文章以11206面过落差3m断层为例进行说明。

2 过断层方案设计

2.1 工作面基本情况

回采的11206工作面断层发育，地质条件复杂，两巷共揭露断层28条，落差2m以上的断层4条，落差3m的断层2条。其中f11断层为正断层，走向75°，倾向105°，倾角80°，落差3m，方位角15°，与工作面夹角15°，根据两巷揭露断层情况看，走向影响了整个工作面，即120m。

11206工作面煤层平均厚度2m，倾角平均7°，采用倾斜长壁炮采工艺，采高2m，全部垮落法管理顶板。

2.2 过断层参数的确定

正常情况下，回采全煤，即工作面沿煤1顶底板施工，过断层时，需改变推进坡度，破煤1顶板或底板推进。回采沿提前确定推进坡度及过断层的推进长度等参数，也是炮采工作面采用平推硬过断层的成熟经验。

确定推进坡度的主要依据是断层产状，煤层条件和设备性能。

提前过断层距离x：

在三角形ABC和三角形ABD中，

AC=h，AD=AB*sin（β-α）

过断层长度

X=EF/sin（v-α）=AD/sin（v-α）=AC/sinβ*sin（β-α）/sin（v-α）

沿煤层顶板施工长度与沿煤层底板施工长度相同，即为X/2。

每循环工作面内断层向端头方向的延伸量L

L=b*ctgφ

过断层期间工作面采高不变，考虑到支架的工况与合理的受力状态，计算参数分别选取如下：

h-断层落差，取3m。v-工作面过断层时推进坡度，取15°。β-断层倾角。α-过断层段煤层倾角。b-每刀进尺，即绞接梁长度，取1.2m。φ-工作面与断煤线夹角，为15°。

根据上述公式和参数，计算过断层段有关参数为：过断层段总长度为：20m，过断层时沿煤层顶、底板正常施工段的距离均为10m，每循环断层向溜头方向的延伸量为4.5m（即工作面揭露断层滑面范围）。

2.3 确定施工层位，验证上述参数的可行性

根据洼里煤矿生产实践，在煤1上方5m处有一层岩层为煤上1，厚3m左右，根据巷道掘进施工时的经验，这部分岩层极软弱易冒落，当工作面顶板距这一层位3.5m以上时，一般情况下，顶板不会随煤层的爆破而冒落，当揭露的岩层距这一层位少于3.5m时，由于受震动等影响，煤上1连同下面的岩层往往会一同冒落，冒落高度一般在2-3m，所以这是确定留底煤厚度，即确定过断层坡度的一项重要指标。

3 顶板管理措施

过断层段，工作面矿压显现较明显，顶板较破碎，需加强顶板管理，保证安全生产。

3.1 一般措施

3.1.1 加强爆破管理

工作面受断层影响地段，打眼时要根据现场情况合理选择爆破参数。采取密打眼、少装药的方法：炮眼间距控制在0.8-1.0m，顶眼装药量不超过225g，封足炮泥。爆破时要一次起爆一联炮。必要时单联起爆，以防止出现掉顶现象。

3.1.2 加强背顶质量

要使用半圆木、背板接实顶、连好棚。在过断层前期，留底煤施工，顶板条件较好，这时要求支柱穿铁鞋以解决好支架钻底问题，在过断层作业中期，顶板揭露断层面，顶板极破碎，要加密半圆木背顶，每隔两架棚套支一根长2.6m的π型钢，π型钢要前串至煤壁，使用半圆木、背板将顶板背严、背实，连好棚，每根π型钢要保证至少支设两棵支柱。

工作面过断层期间，空排用背板打木垛接实顶板，加强支护。

3.1.3 加强封帮质量

凡片帮严重地段超前挂梁支柱和前串π型钢，控制好顶板。贴帮柱要加密，隔一打一；顶板破碎严重，必须全部打齐贴帮柱。

3.2 特殊措施

3.2.1 顶板破碎严重地段，必须进行超前开茬处理。

开茬的具体方法是：

首先每隔两架棚套支一根长2.0-2.6m的Л型钢梁，要将每根Л型钢及时前串至煤壁，用半圆木、背板将顶板背严、背实。然后采取超前开茬进行处理，由溜头方向向溜尾进行，每次开茬宽度不超过两路棚。要先起爆顶眼，每次起爆后必须及时挂梁或前串Л型钢梁进行背顶，控制好顶板后再起爆腰眼和底眼处理底部煤岩。

3.2.2 采取调面措施，减少每刀揭露断层带的长度

正常情况下，切眼是垂直两巷的，工作面平行向前推进并和两巷一直保持这种垂直关系。为减少每刀揭露断层带的长度，可人为增加工作面与断层走向的交角，当工作面与断层走向垂直时，每刀揭露断层提长度最短，但通过断层需要的时间最长。要根据实践经验，使两者交角达到最优值。

调面时一般采用溜尾加楔法调转工作面，使工作面达到与运输巷垂直后向外平推。

调面应注意的问题：一是调面过程加大支护强度。二是调面过程采取调梁处理。

3.2.3 超前打锚杆护顶

打锚杆的作用是防止破碎带冒落。锚杆布置在支柱间，一般与顶板夹角45，锚杆长度1.8m，能对即将推进的前方1.2m左右的顶板预先加固。

4 经济效益与社会效益

4.1 经济效益

经济效益主要是比较重开切眼费用与硬过断层费用及过断层时产生的出矸量对煤质的影响。经比较分析，调面时需投入大量的木材，初步分析，二者投入基本相等，由于在运输巷施工了煤矸分流系统，工作面煤矸分流效果较好，对煤质影响不大。但硬过断层多回收储量近6000吨，产生效益30多万元。

4.2 社会效益

在11206工作面回采前，工作面过断层落差最大不超过2m，当断层超过2m以上是，以往采取的措施一般是重开切眼，或施工补充巷道绕过过断层，这次成功过3m以上断层，是对以往过小断层的总结和升华，对矿今后工作面过类似的断层提供了经验。

作者简介：徐传军（1973，1-），男，大专学历，本科在读，助理工程师。

陈连胜（1969，4-），男，大专学历，本科在读，助理工程师。