谈工作面在断层破碎带的安全收尾和回撤技术

高永亮 王 飞

(1.晋中职业技术学院，山西 晋中 030600； 2.山西煤炭管理干部学院，山西 太原 030006)

谈工作面在断层破碎带的安全收尾和回撤技术

高永亮1王 飞2

(1.晋中职业技术学院，山西 晋中 030600； 2.山西煤炭管理干部学院，山西 太原 030006)

研究了工作面在断层破碎带收尾和回撤过程的顶板控制技术，并采用理论与实践相结合的方法,证明了采用注浆、架棚、铺金属网、上钢丝绳、锚顶、支架掩护等顶板支护与控制方法的合理性与技术的可靠性,该成果对综放工作面在断层破碎带收尾和回撤具有很高的参考价值。

回撤技术，断层，顶板控制技术

长治县经坊煤矿现隶属于山西煤炭进出口集团公司，位于县城城西，1980年建矿，起初设计生产能力30万t/年，经过几次升级改扩建后，到2010年，该矿综合核定生产能力达到240万t/年。现采煤层为3号煤，煤层赋存稳定、结构简单。

1 地质概况及断层情况

经坊煤矿3-700综采工作面处在井下深-233 m～-370 m,该工作面采煤方法采用综放走向长壁全部垮落法，现回采3号煤层，采高2.8 m，放煤高度3.18 m，可采走向长度1 526 m，倾斜长度185 m，煤层倾角0°～18°，工作面煤层顶底板情况见表1。工作面安装了掩护式液压支架120架，型号为ZFG5800/16/30。

表1 工作面煤层顶底板情况

工作面推进至约1 100 m时，整个工作面呈仰采趋势，坡度平均达到12°，局部可达到18°，综采设备推移困难，采煤机、刮板输送机和液压支架的工作状态差，煤壁及顶板控制困难。当工作面推进至约1 376 m处揭露断层,该断层落差2.5 m，倾角64°，此时工作面正处于末采阶段，面临回撤问题，经矿领导研究决定采用直接推进通过。但受该断层影响，工作面煤壁节理发育，顶板破碎，片帮严重，为此必须采取有效措施进行处理。

2 过断层安全技术

2.1 加大工作面与断层的交角,延缓断层揭露速度

工作面推进方式首先采用弧形推进，割煤机在割矸处开始升起底刀，抬升高度每刀煤不大于100 mm,在抬升过程中要保持平稳过渡。割煤机机头至断层线沿工作面底板(现断层下盘底板)正常回采，断层线至机尾逐步抬起，留底煤推进。其次要在工作面机头机尾处调整好推进度，以及调整好工作面支架的直线度及架与架之间的间隙，确保工作面三直两平，不咬架倒架、刮板输送机不窜前窜后，推移工作面支架不受影响。割煤机尽量多采机头，少采机尾，工作面与断层面要确保大角度相交，同时工作面防止大面积揭露断层，把破碎带影响范围控制在回采范围以内。

2.2 注固安特

控制住顶板的情况下注固安特加固工作面煤壁。注孔的布置采用不同的方式根据煤壁条件的不同，共注两排孔位于冒顶处,布置方式采用三花眼，距顶板150 mm上排,下排距离上排1 500 mm。注浆孔的深度6 m，孔间距为4 m，扩散半径不小于2 m，孔的倾斜角度为20°。在非冒顶处,采用单排注浆孔注浆, 其余参数不变。注浆孔的位置以及注浆效果由图例辅助记录。随着工作面的推进进行循环加注，将注浆压力控制在2 MPa以内注浆，谨防注浆压力过大而造成煤壁坍塌事故出现。测算每孔的注浆量，根据裂隙程度、膨胀系数，单孔控制在35桶～45桶，达到凝聚松散煤体及固化的效果。

2.3 其他技术措施

1)过断层期间一定要保证设备性能良好，加强对设备的检查、检修，确保设备的正常运行。支架必须保持完好，无窜漏液现象，支架支撑有效，初撑力满足要求，防止出现咬架、倒架、高低差的问题，每部支架的前挡板必须完整伸出、封严。辅助爆破施工时在工作面，爆破之前要设置好防护措施，预防蹦出的矸石损坏工作面设备以及引起支架误动作，引发安全事故;2)带压移架，控制采高，支架回采角度逐步缓慢爬行调整，通过对溜子槽抬高垫底，将工作面采高降低到采高下限，移架时在煤壁处打好贴帮柱，做好带压移架，防止因为顶板松动造成对周围煤岩体的破坏，防止煤、岩体片帮;3)通过把循环进刀缩小，减少割煤对顶板的振动。断层面尽量减少采煤机通过，辅以人力施工，局部区域可以采用煤电钻打眼爆破施工、人工清煤，为避免对顶板造成二次破坏，减少移架次数，实行移2次～3次输送机移1次支架。

3 控顶安全回撤技术

3.1 工作面控顶回撤的方法

在回撤设备过程中，综放工作面回撤难度最大的设备即是液压支架。目前在国内液压支架回撤时，顶板控制方法的采用主要有两种，一种回撤方法是将工作面作为回撤通道留下来(即通道法)，即当回采工作面到设计停采线时，已满足要求的工作面支架不移，只推移输送机，之后再割2刀～3刀煤，加强必要支护，留出撤架通道；另一种回撤方法是提前掘进出撤架通道(也称辅助巷)的方法回撤支架，即在工作面设计停采线位置，提前准备出与工作面平行的两条巷道作为撤架通道，当工作面推通时停采，采用自下而上从撤架通道内回撤支架的方法。现场实际、安全可行性和经济效益分析，经坊煤矿3-700工作面回撤最终选择了通道法，并且根据工作面具体的状况，优化了回撤工作面控顶技术。

3.2 3-700工作面回撤顶板管理技术

1)上钢丝绳铺金属网。在支架回撤时，保证回架迎头顶板的完整性，有利于留住风道，在工作面收尾期间，采用边上钢丝绳边铺金属网技术。距停采线14.8 m时，开始从排头架至排尾架铺设单层金属网(规格10 m×1.0 m)，距停采线12.8 m开始加铺第二层金属网，一直铺到停采线煤壁上部。距停采线8.8 m时，开始上第一根钢丝绳，直至第一根钢丝绳进入支架尾梁处停采。每割一刀要求上一根钢丝绳，用铁丝将钢丝绳与双网联接，分别固定在运输顺槽与回风顺槽巷帮的锚杆托板上。2)预注MEYCOMP364加固破碎顶板和煤帮。距停采线4.8 m时，工作面采用MEYCOMP364对煤帮和顶板进行加固。煤壁注浆孔每排孔1个，排距5 m，孔深6 m，距底板1.5 m；顶眼注浆孔每排1个，排距5 m，在垂直于煤壁的竖直面内与水平夹角20°左右，孔深6 m，孔眼距离顶板0.3 m～0.5 m左右，孔径42 mm。3)机道顶板管理。距停采线12.8 m时，铺设的金属网就开打金属锚杆，金属锚杆规格φ16×2 200 mm。其间距、排距为0.8 m，直至工作面硬帮。除打锚杆外在工作面顶板还要加打两排锚索，间距1.8 m，排距为4 m。在施工完毕后在工作面棚子，作为支架的辅助支护再加打一根单体液压支柱。距停采线1.6 m时，在每组支架前梁上垂直煤壁方向上两根2.8 m圆木，顶彻煤壁，升紧支架。顶板破碎时，必须在圆木下紧贴煤壁打设单体液压支柱。停止移架时，在液压支架的前梁上方，沿工作面走向设鸭嘴棚，用φ16×2 800 mm以上的松圆木，一端搭在液压支架前梁上方，不小于400 mm搭接长度；另一端棚柱(直径大于160 mm松圆木)贴近硬帮、棚柱底下要设有柱窝，迎山角度符合要求且迎山有力，架设一架走向棚梁在每一部支架处，腰撑肩撑要求齐全。

4 结语

1)3-700综采工作面断层安全顺利通过,积累了丰富的安全生产经验并提供了可靠的数据。新技术、新材料应用效果明显，加快了过断层的速度；2)经坊煤矿综放工作面回撤控制顶板、收尾技术基本成熟，加快了回收速度,工作效率也得到大大提高，有效控制了安全事故发生的概率。经济效益和安全价值显著；3)收尾回撤工作面，采用在顶板上钢丝绳、铺网、打锚杆通道法，当抽出支架后不会立即冒落顶煤，利于维护下侧的顶板，易留设风道，回撤支架维护迎头扶棚量小，回撤速度快，工期短，安全系数高，可行性强，值得大力推广；4)控制顶板时采取先掘进出架道的方法，出架道位置选择完全避开周期来压、收尾层位控制和调斜旋转调整超前距离等的难度大，具有一定的冒险性而且在技术上不成熟，因此在实际应用时为防架前冒顶要提前做好安全措施；5)在工作面后4.6 m收尾时(支架底座前端至煤壁间)，必须将底板割平并清净架与架之间浮煤，否则推移支架时，易造成支架歪斜倒架，影响支架回撤进度及安全。

[1] 尚海涛，王家臣.综采放顶煤的发展与创新[M].徐州：中国矿业大学出版社,2005.

[2] 姚建国，邹正立，耿德庸.地下开采现代技术理论与实践[M].北京：煤炭工业出版社,2002.

[3] 徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社,1999.

[4] 东兆星，吴士良.井巷工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.

Discussion on the safety closure and withdrawing technology working face in fault broken zone

GAO Yong-liang1WANG Fei2

(1.JinzhongVocationalandTechnicalCollege,Jinzhong030600,China; 2.ShanxiCoalMiningAdministratorsCollege,Taiyuan030006,China)Abstract: This paper researched the roof control technology of working face in fault broken zone closure and withdrawing process, and using the method combining theory with practice, proved that the reasonable of roof support and control method and the reliability of technology using grouting, frame shed, metal online, wire rope, anchor top, support shield etc., the results had high reference value to the fully working face in fault broken zone and withdrawing.

withdrawing technology, fault, roof control technology

1009-6825(2014)35-0130-02

2014-10-08

高永亮(1980- )，男，助教; 王 飞(1979- )，男，助教

TD823

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