综采工作面过地质构造与老巷技术研究

杨守峰

（山东肥矿技师学院，山东 肥城271600）

0 概述

在确定采区巷道设计时，虽然充分考虑了地质构造对采煤工作面布置的影响，但在实际回采过程中，由于地质构造发生变化或者前方有老巷，采煤工作面过地质构造或老巷仍是不可避免的。地质构造包括断层、陷落柱、褶曲带和火成岩。当采煤工作面遇到以上地质构造时或老巷时，为了保证工作面的正常推采和生产安全，应采取有针对性的安全技术措施。

1 采煤工作面过地质构造

1.1 采煤工作面过断层

综采面遇到断层时将会影响生产，过断层的方法主要涉及到断层落差大小、煤层厚度、液压支架最大最小支撑高度和采煤机破岩能力。工作面直接推过断层时可采取调整采高、起顶落底、垫矸石或木板、架设木垛以及提吊支架等措施。断层落差大时应另掘开切眼。

综采面过断层主要有以下几种方法：

（1）断层落差小于煤层厚度和支架最小支撑高度之差，综采面过断层时不必起顶或落底，可直接通过断层。

（2）若断层落差大于二者之差，采煤机可直接切割顶底板岩石通过断层；若顶底板坚硬，可采用爆破法起顶或落底穿过断层。为了尽量保持顶板的完整性，大多采用落底的方法通过断层。

目前根据煤矿技术水平和现场实践，断层落差相当于煤层厚度的情况下，工作面是可以通过断层的。但是断层落差过大时，增加了切割岩石量，容易损坏采煤机，含矸率高，煤质变差，推采速度慢，不能维持采煤工作面的正常生产，不如另搬新面。今后随着采煤机功率加大，破岩能力的增强，断层落差超过煤层厚度时，也可以采取硬过的方法。

综采面过断层时，要采取以下安全技术措施：

（1）通过断层前，应根据断层性质、落差大小及顶底板岩层厚度等因素，正确确定通过断层的方法（起顶、落底、起顶并落底），做到既有利于维护顶板又减少破岩量。

（2）根据区段平巷揭露断层情况，为了减少断层在工作面内的揭露范围，遇断层前应适当调整工作面方向。当围岩为中等稳定以上岩层时，工作面与断层走向之间夹角应不小于20°~30°；围岩不稳定时，此夹角保持在35°~45°之间。

（3）过断层前要逐步降低采高，以减小破岩量，增加支架的稳定性。采高控制在适当大于液压支架的最小支撑高度，防止出现死架子。通过断层后逐步增大采高至设计高度。

（4）断层范围内地段应使顶底板保持相对平缓，倾角尽量控制在15°以下，避免出现明显的台阶，以保证输送机和液压支架处于良好的工作状态。

（5）当岩石普氏系数f＜4时，采煤机可直接割岩石，切割过程中要降低切割速度；如果岩石坚硬，切割困难时，则采用浅打眼、放小炮的爆破方式起顶或落底，并对附近液压支架进行保护，防止爆破崩坏。

（6）在断层附近可采取以下支护措施：

①先架设倾斜梁、倾斜棚或斜交梁，采取间隔移架，先移的支架顶梁托住倾斜梁后再移邻近支架；②可在面前煤壁上预先掏梁窝架设超前梁或超前走向棚；③尽量采取带压擦顶移架方式，提高移架速度，减少空顶时间；④顶板冒落处应采用木垛接顶背实。

1.2 采煤工作面过陷落柱

岩溶陷落柱是指煤层下伏碳酸盐岩等可溶岩，因地下水溶蚀引起上覆岩层冒落而成的剖面上呈柱状的塌陷体。在陷落柱内，煤层完全受到破坏，还存在导水的可能性，给采煤工作面推采带来困难和安全隐患。

对陷落柱首先要加强地质预测，在区段巷道掘出后，应使用坑透仪进行透测，并配合钻探，正确确定陷落柱位置、尺寸大小、导水性及影响范围，根据具体情况制定相应的技术措施。

对面积较大、导水性很强的陷落柱，多采用绕过的方法，但要留足防水保护煤柱；对于直径小于30m且不导水的陷落柱，一般采用硬过的方法，在生产过程中应注意下列问题：

（1）采用放震动炮，采煤机清矸的方法。

（2）采煤机清矸时，应当采用小步距、多循环的方法，减少顶板的暴露面积。

（3）适当降低采高，但要保证支架不会被压死。采高要逐渐变化，以满足支护和运输的需要。

（4）陷落柱范围内适当滞后移架，用长钢梁或木板梁一端插入岩壁，另一端搭在支架前梁上的方法进行特殊支护，采煤机清矸后要立即移架。

1.3 采煤工作面过褶曲带

当采区内有大褶曲时，应使工作面的推采方向垂直于背、向斜轴，使工作面沿着煤壁方向没有大的起伏，给液压支架创造良好的工作条件。对于小的褶曲，可用采煤机适当下切或留底、割顶，使顶底板形成缓和的曲面，以便设备通过。

1.4 采煤工作面过火成岩

火成岩侵入煤层有时呈岩脉、岩床状，有时呈散珠状，造成煤层缺失，煤层厚度变薄或局部不连续。对于前者处理方法类似于过断层，若为走向或斜交时，视其范围大小，可重新掘切眼或缩短工作面。若呈散珠状，则常采取超前爆破加以处理。

1.5 采煤工作面过空巷

空巷的围岩已有不同程度的变形和破坏，工作面通过时，应采取有效的安全技术措施。根据空巷维护状态、空巷与工作面空间的相对位置以及空巷的用途等不同，可分别采取加固巷道内原有支架、用木垛或煤矸充填空巷等方法。

（1）过穿层石门

采煤工作面过穿层石门时，要先加固石门支架。在工作面附近的一段石门内，要架设密集木垛或用煤矸填实。顺煤层倾斜在木垛上铺设木板，液压支架在木板上通过，使支架有坚实的基础。架设木垛的巷道长度应使石门与工作面相交处三角岩柱有足够厚度（约3m）及承载能力。若石门穿入顶板，则顶板石门中也需有木垛，使工作面支架免受顶板岩层冒落时的冲击。

若石门与煤层相交处围岩十分破碎或回采后石门尚需使用，可用留煤柱的方法加以保护。在工作面尚未到达前，可预先掘进斜溜子道（越过运输石门），当斜溜子道与工作面相通后，将工作面输送机头上移，就可由斜溜子道出煤而留下保护煤柱。

（2）过本层平巷

工作面前方老巷为盲巷时，要首先启封，通风排瓦斯，修复老巷。当老巷与工作面平行时，应事先调整工作面方向，使其与工作面斜交，减小揭露老巷范围，便于控制工作面顶板。若老巷支护完好，可打中间点柱加固；若老巷顶板破碎，支架损坏较多，应加密支架并增设单抬棚或双抬棚；若顶板压力大，还要架木垛，以防冒顶发生。综采面过老巷时，可利用液压支架的前探梁托住棚梁端头，再逐步拉架前移。若顶板不稳定，可在前探梁上先沿倾斜方向放上抬梁，用以托住老巷的棚梁前进。

2 结论

采煤工作面过地质构造时，应采取综合治理的方法。对于地质构造过分发育的块段，采用炮采工艺，炮采对地质变化的适应能力较强；在工作面设计时将断层留在区段煤柱内，或虽然工作面内有断层，但与工作面夹角不易太小，以减少对工作面的影响范围；采用调斜的方法，改变工作面的推进方向，躲开地质变化带；工作面推进中，发现了未知的，工作面难以通过的地质构造时，可将工作面甩掉一部分，其余部分继续推进，过后再对接为整面；遇到较大地质构造时，需要做各种比较，以权衡利弊，若强行通过地质构造代价太高，则应搬迁工作面；工作面过老巷时可采取加固巷道内原有支架、用木垛或煤矸充填空巷等方法。

［1］徐永圻,主编.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2009.

［2］张吉春,主编.煤矿开采技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2009.

［3］李增学,主编.矿井地质学[M].北京:煤炭工业出版社,2009.

［4］魏可忠,主编.矿井地质[M].北京:煤炭工业出版社,2009.